L'aérodynamisme

aéro quoi ? - des marchands de vent (wing cars)
étude aérodynamique d'une maquette (Bernard Gironnet)
vulgarisation de l'aviation, travail remarquable paru en... 1905 (pdf)
quelques valeurs de Cx-SCx (Cd-Cw)

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Puissance absorbée :
la puissance absorbée pour vaincre la résistance de l'air dépend:
de la forme du véhicule (coefficient de forme Cx),
de sa surface frontale (maître-couple S).
de sa vitesse (V),
de la ventilation de l'habitacle et du refroidissement du moteur.

Equation de Bernoulli : P + r V2/2 = constante (pression totale)
où r V2/2 = pression dynamique

Puissance absorbée par le roulement Pr en ch : Pr = ( Pd . 9,81 . kr . Vmax ) / ( 3,6 . 735,5 ) = ( Pd . kr . Vmax ) / 270
où Pd poids en kg, Vmax vitesse maxi en km/h,
f coefficient d'adhérence (pour un bon asphalte, 0,013)

Puissance absorbée par l'air Pa en ch : Pa = ( 0,5 . mv . SCx . Vmaxˆ3) / ( 36 . 735,5 ) = ( mv . SCx . Vmaxˆ3) / 52960
où mv masse volumique air (sans unité) (1,202 g/dm3)
SCx coefficient aérodynamique en m2, Vmax vitesse maxi en km/h
SCx = S . Cx où S maître-couple en m2 (80 % de largeur x hauteur), Cx coefficient de forme (sans unité)

Pour rouler à 120 km/h :
CITROEN B21921 il faut 5ch pour un SCx de 1.437m2
CITROEN Traction1934 561,230
CITROEN DS1956480.817
CITROEN GSA X31980310.575

Avec un poids de 1 000 kg et un Cx de 0,40, un maître-couple S de 2 m2, soit un SCx de 0,800 m2, il faut 5 ch à 50 km/h, 15 ch à 190 km/h et 39 ch à 130 km/h.

CxSCx50 km/h90 km/h130 km/h
0,400,8005 ch15 ch39 ch
0,350,7004 ch14 ch35 ch
0,300,6004 ch13 ch31 ch
0,250,5004 ch12 ch27 ch
0,200,4004 ch10 ch23 ch
0,150,3003 ch9 ch19 ch



Influence des organes sur le Cx :
selon Goodyear (Salon de Genève, Jon Jablonski, 05.1982)
Spoiler -4,8 % ; becquet -3,6 %
Phares additionnels +2,4 % ; Antenne radio + 1,2 % ; Glace ouverte + 7 % ; Rétroviseur extérieur +3,1 %; Galerie de toit +13 %; Bavettes +7,1 %
Pneumatiques +0.5 % pour 10 mm de largeur (consommation +0,3 %)
Lors d'ssai de la soufflerie Saint-Cyr sur une Citroën GSA X3 (1981)
SCx 0.570 m2
Glaces avant ouvertes + 1.6 % (0.579)
Galerie de toit en place + 11.2 % (0.634)
Galerie de toit chargée + 60 % (0.915), vitesse maxi en baisse de 30 km/h, consommation augmentée de 20 %.
Sur Citroën Eco 2000
Cx 0,21 SCx 0,320 m2 (forme 65 %).
Continuité des surfaces et volume des passages de roue 15 %, sous véhicule 10 %
Rétroviseur et essuie-glace 7 % ; Circulation d'air interne 3 %.

Travaux Spéciaux :
Audi 200 Turbo Record (5.1988)
5 cylindres, 2226 cm3, 2 ACT, 25 soupapes, Rv 7.5, 650 ch à 6.200 tr/mn, 810 Nm à 5000 tr/mn
Cx 0.27, Cz Av 0, Cz Ar 0.05
Assiette légèrement plongeante, amélioration de l'étanchéïté de la face avant, soubassement caréné, extensions des bas de portes, spoiler avant, spoiler arrière très fin
Roues étroites BBS magnésium à fixation centrale, pneus Michelin spéciaux 215/55 VR 16 (18 cm de largeur de bande de roulement); 1.200 kg, 350 km/h.
1000 km à 326.403 km/h, 500 miles à 324.509 km/h (4.1988, Nardo I).

Peugeot Vera (4.1981)
Réduction de 25 % des consommation; CX 0.318, SCx 0.566.
Coffre surélevé et aileron arrière; Pare-brise et lunette arrière collés (Sans joint externe); Jets d'eau supprimés et extracteurs d'air latéraux modifiés ; Phares avec carénage étanche; Déflecteur avant sous pare-choc ; Etanchéïté de la face avant ; Buse en amont du radiateur avec calandre modifiée ; Carénage de plancher sous assise arrière ; Flasques de roue dans le plan du pneumatique (Roues en résine synthétique); Déflecteurs de vitres avant ; Déflecteurs latéraux de bas de caisse et carénage des passages de roues arrière ; Roues équipées de pneumatiques à faible résistance au roulement (-16 à 20 %); Déflecteur de pavillon entourant la lunette arrière et se prolongeant sur les ailes.
Gain de poids 188 kg (740 kg contre 928 kg); Tôles HLE, vitrages fins (3 mm au lieu de 4), portes en polyester (Gain 3.5 kg par porte), moteur dérivé Peugeot 104 (Gain 18 kg).
4.2 l à 90 km/h, 5.6 l à 120, 6.3 l en cycle urbain (305 6.5 9.0 9.2).

Détermination expérimentale du Cx

Données
masse m de l'auto pendant l'essai 907 kg
maître-couple S 1,858 m2
accélération de la pesanteur g 9,81 m/s
masse volumique de l'air a 1,225 kg/m3, pression atmosphérique Pa 0,848 bar, température ambiante T 20,8°C

1ère méthode
Résistance au roulement Cr 0,014 (Cr = m * (Vr1 - Vr2) / dt * 1 / (m * g))
Sur sol horizontal, sans vent, depuis une vitesse constante (15 km/h),
mesurer le temps (t) entre 10 (Vr1) et 5 km/h (Vr2).
Vr1 2,78 m/s (10 km/h), Vr2 1,39 m/s (5 km/h), dt 10 s
Résistance de l'air Cx 0,234 (Cx = (m * (Va1 - Va2) / dt - m * g * Cr) / (1/2 * a * Va2 * S))
Sur sol horizontal, sans vent, depuis une vitesse constante (130 km/h),
mesurer le temps (dt) entre 120 (Vo) et 115 km/h (V1).
Va1 16,67 m/s (60 km/h), Va2 15,28 m/s (55 km/h), dt 6,5 s
Va 15,97 m/s (vitesse moyenne (Va1 + Va2) / 2)

2ème méthode
Résistance au roulement Cr 0,014 (Cr = 28,2 * (ar * Va2 - aa * Vr2) / (10^3 * (Va2 - Vr2)))
Résistance de l'air Cx 0,234 (Cx = 6,3 * m * (a1 - a2) / (S * (va2 - vr2)))
Vr1 10 km/h, Vr2 5 km/h, dt 10 s
Va1 60 km/h, Va2 55 km/h, dt 6,5 s
Va 60 km/h (vitesse moyenne (Va1 + Va2) / 2), aa 0,77 km/h/s (accélération (Va1-Va2) / dt)
Vr 7,5 km/h (vitesse moyenne (Vr1 + Vr2) / 2), ar 0,50 km/h/s (accélération (Vr1-Vr2) / dt)

AERO QUOI ?
(Patrick Camus, Auto Hebdo, 10.3.1983)
Aérodynamique... "Qui a trait à l'étude de l'air en mouvement. Permet d'évaluer les forces nées de l'action de l'air sur les différentes parties de l'avion et d'en déduire les efforts de traction, de compression et de torsion correspondants. Elle donne en particulier les valeurs de portance, de déportance et de traînée."
Voilà, en deux phrases, la définition encyclopédique de cette science offerte par le Larrousse universel de 1948. Autant vous dire que l'automobile ne semble pas très concernée ! Pourtant, quelques années plus tard, un homme se battait pour faire admettre l'existence de ces forces au niveau de la voiture. Ce que certains pensaient être un art, un exercice de style pour carrossier, Charles Deutsch le considérait comme science exacte. Au même titre que l'avion, l'automobile se déplace dans l'air et ce déplacement entraîne des réactions complexes non seulement au niveau du fluide, l'air, mais également sur le solide, la voiture.
Forces longitudinales (la traînée) et verticales (portance et déportance) et latérales. Pour une voiture de compétition ces phénomènes sont capitaux puisqu'ils conditionnent tenue de route et performances tandis que la voiture de série en souffrira au niveau de la stabilité et, surtout, de la consommation d'essence. Le Gaspi ne vit que par trois facteurs : l'énergie consommée en accélération (aussitôt perdue dans les freinages), la résistance au roulement et la traînée. Le fameux Cx.
Or, s'il est relativement aisé de calculer la portance d'un avion en fonction de conditions données, il est quasi impossible de quantifier les forces soumises à une carrosserie à cause de la complexité de ses formes, des conditions de roulage jamais parfaites ni reproductibles à 100 % et de l'existence d'une masse d'air peu concernée par la voiture en mouvement mais néanmoins néfaste : celle qui glisse sous le plancher et que l'on appelle la couche limite. Dès lors, rien ne vaut la soufflerie et les essais routiers.
Aujourd'hui, c'est décidé. Grâce, ou à cause de Chapman et de ses "wing-cars", l'automobile a droit de cité dans le domaine aérodynamique et chacun, petit artisan vivant de la course, géant de la série ou scientifique aguerri, va essayer de résoudre au mieux le problème n° 1 : parvenir à ce que la combinaison des forces dégagées par l'air avec les réactions du sol favorise la stabilité de la voiture en mouvement.
   Quelques exemples de Cx.
Le profil A, le meilleur,
pose néanmoins quelques problèmes.
A commencer par positionner
un moteur, quatre roues, quatre sièges
et un coffre à bagages.
De plus, une fois
posée sur la route,
cette voiture-aile ne cherchera
qu'à décoller sur la
première bosse venue.
Seule solution : lui trouver du Cz.
Soit en lui ajoutant un aileron,
soit en lui greffant des jupes !
L'aileron lui redonnera un Cx
équivalent à celui du dessin D
tandis que les jupes provoqueront une
déportance pratiquement gratuite.
Le Cx en question
Coefficient de pénétration dans l'air, résistance à l'avancement, frein aérodynamique, tout est bon pour définir cette gangrène de l'automobile. Comme toutes les forces, engendrées par le glissement du véhicule dans l'air, le Cx est proportionnel au carré de la vitesse. Sur votre Renault 5 GTL, il vous fera consommer 1 à 2 litres de super, sur votre Formule 1, il nécessitera 85 à 90 % de la puissance de votre Cosworth. D'où le combat actuellement mené par certains et rares constructeurs de série, et l'apparition des voitures dites "à effet de sol".
Après avoir appliqué la formule magique qui vous permettra d'obtenir la valeur des forces engendrées par l'air sur votre voiture (voir en bas de page) observons quelques valeurs de Cx. Un poids lourd de 35 tonnes : 0.9 ; une BMW 525 : 0.43 ; une Audi 100 : 0.30 ; une Fl/82 : 0.624 et une Fl/68 : 0.45.
Quelles disparités ! Comment expliquer qu'une Mercedes ou une BMW alignent un Cx de 0.45/0.43 alors que l'Audi se contente de 0.30 ? Les porte-à-faux sont identiques, l'inclinaison du pare-brise, le coffre long, les dimensions.., tout y est relativement semblable malgré une réduction de Cx de 25 %
"Tout s'explique par un épurement de l'écoulement de l'air sur la partie supérieure de la carrosserie. Une voiture en déplacement est un obstacle que l'air cherche à contourner. Pour ce faire, il va accélérer autour de la carrosserie et cherchera aussitôt à se tranquilliser. Accélérer, il le fait très bien, se tranquilliser, il le fera d'autant plus mal qu'on lui proposera des trajectoires aberrantes : accidents de formes, joints, cornières, gouttières, poignées, grilles, angles vifs... Autant de choses qui créent des tourbillons et polluent l'écoulement de l'air sur l'arrière de la voiture. Sur l'Audi l00, la réduction du Cx ne relève que de détails : étanchéité des joints, glaces affleurantes, hauteur du coffre... Il y a quelques années, lorsque l'on parlait d'un Cx de 0.30 les spécialistes voyaient une voiture en forme de goutte d'eau et bien non ! L'Audi reste de formes classiques et un carénage inférieur bien étudié permettrait de descendre à 0.27."
Quant à la Formule 1, c'est carrément du délire : 0.624. Pneus larges, à l'extérieur de la carrosserie, suspensions en plein écoulement, cockpit ouvert, radiateurs volumineux (traînée de refroidissement importante), les causes sont nombreuses. Le point le plus capital est toutefois le Cz (forces verticales).
Ces charges aérodynamiques sont énormes et ont une contrepartie non négligeable sur le Cx en ce sens que les efforts verticaux créent une divergence des écoulements avant et arrière. Cette traînée induite s'ajoute alors à la traînée d'origine, causée par les formes anguleuses de la carrosserie.
Que faire pour limiter le Cx et augmenter le Cz ? Chapman l'a démontré de toute beauté. Aujourd'hui pour rien.

Formule pour calculer la force appliquée par l'air sur un véhicule en déplacement
Fx = 1/2 P S Cx V2
Fx : Force de traînée, en N
P : masse volumique de l'air mètres carrés soit 1.225 kg/m2
S : surface de référence (surface frontale) en m2
V : vitesse du véhicule
Cx : coefficient aérodynamique de traînée

Formule pour calculer les forces verticales
F2 = 1/2 P S C2 V2
A vos souhaits !


Qui est la S.E.R.A. ?
Fondée en 1962 par Charles Deutsch, la Société d'études et de réalisations automobiles (mais nous pourrions également l'appeler Société d'études et de recherches aérodynamiques) se compose aujourd'hui d'une équipe maîtresse de quatre personnes : Robert Choulet comme directeur technique, François Sylvain Crosnier pour l'aérodynamique, Gilles Schafer pour la dynamique et un nouveau venu, Jean-Louis Favero, chargé de la sécurité et des véhicules industriels;
Autour de cette équipe gravitent d'autres ingénieurs (ils sont dix au total) ainsi qu'un certain nombre de dessinateurs, de maquettistes, de secrétaires, etc. Vingt-trois personnes en tout.
Côté moyens d'études et de calculs, l'ordinateur règne en maître. Il suffit de savoir pianoter. Au cas où un problème s'avère particulièrement ardu, on branche l'ordinateur personnel sur le terminal éléphantesque de l'université de Paris Sud (la faculté d'Orsay)... Tout a une solution.
Sur le plan pratique, la S.E.R.A. se repose sur la soufflerie Eiffel, qu'elle "exploite" régulièrement. Très rétro, cette soufflante, mais super ! Du moins est-ce l'avis de Crosnier.
"C'est l'une des premières souffleries installées dans le monde et sa précision nous étonne encore aujourd'hui. Nous avons souvent l'occasion d'établir des recoupements de mesures entre Eiffel et la plupart des souffleries privées, beaucoup plus modernes, et aucune "panne" n'est relevée."
De ce tunnel venteux, à l'échelle 1/4 ou 1/5, sont sortis de nombreux projets et quelques réalisations à succès : Porsche Le Mans, Porsche CANAM, CD, Ligier JS6/7/9 et 11, Alfa proto 33, TT12, Alfa Fl 177, 179...
C'est certainement la voiture de M. Tout-le-Monde qui bénéficiera le plus des compétences de la S.E.R.A, mais là, la discrétion est de rigueur. Disons que deux constructeurs français font appel à ses services dans l'incognito tandis que quelques étrangers n'hésitent pas à officialiser la collaboration, comme Opel et Audi.
"La mort de l'effet de sol en Formule 1 est la preuve de l'existence du phénomène aérodynamique, avoue Sylvain Crosnier, c'est donc la reconnaissance d'une nouvelle science appliquée à l'automobile et de notre raison d'être. Lorsqu'en 1973 nous proposions notre collaboration à des constructeurs pour des carrosseries de 0.23 de Cx, ils nous répondaient savoir-faire ou n'en voyaient pas la nécessité. Puis, au fur et à mesure de nos travaux, ils sont venus vers nous, mais les deux ans de retard pris par certains ne se rattraperont pas. A titre d'exemple, on peut citer la colère et la surprise de BMW le jour où ils ont aperçu l'Audi 100. Et il y en aura, d'autres surprises, chez Audi ou chez d'autres !"
A telle enseigne que la plupart des constructeurs de série consacrent aujourd'hui une partie de leur budget aux études aérodynamiques extérieures et même à la création de leur propre soufflerie où, parfois, les ingénieurs de la S.E.R.A. sont appelés en consultation privée. C'est le cas de FIAT à Orbassano, de Volkswagen à Wolfsburg, de Mercedes à Stuttgart, de Volvo, de BMW, etc.
Se faire écouter d'un grand constructeur est inévitablement très difficile. Les gens écoutent, mais n'en pensent pas moins. Ils doutent qu'un bureau d'études extérieur puisse amener autre chose que ce qu'ils connaissent depuis des lustres. Il faut les convaincre tout en se faisant le moins gourmand possible.
"Nous ne sommes pas chers par rapport à l'entretien permanent d'un bureau d'études interne, par contre, nous représentons une charge extérieure, donc supplémentaire. Mais la mentalité change."
Durant ces toutes dernières années, la S.E.R.A. s'est ainsi vue confier d'importants programmes de la part de quelques géants européens soucieux non seulement d'abaisser le Cx de leurs voitures aux environs de 0.18/0.25, mais surtout d'obtenir une parfaite stabilité dans le comportement routier de ces voitures nouvelle génération.
Réalisés en pleine intelligence avec les départements Conception et Style de ces sociétés, ces projets sont déjà réalisés ou en cours d'achèvement et pourront entrer en production dés 1985.
Les deux-roues et poids lourds ne sont pas oubliés puisque S.E.R.A. est à l'origine du déflecteur de cabine le plus performant (moins 24 % en traînée et moins 10 % en consommation) et d'un projet de "38 tonnes" offrant une grande résistance au renversement réalisé en collaboration avec Renault Véhicules industriels.

HORIZON 2000
Pour nous, le projet le plus ambitieux de la S.E.R.A, réside dans un double programme "top secret". Le premier est une demande officielle du ministère des Transports pour un véhicule dont la consommation devra se situer aux environs de 3 litres aux 100 km.
Renault, Bertin et Matra sont de la partie.
Le second possède l'Aérospatiale, Valeo et le Moteur Moderne pour partenaires et le but essentiel réside dans l'obtention d'un Cx de 0,18 à 0.25 pour une voiture presque classique. Présenté très bientôt au ministère concerné, ce projet sera repris aussitôt par Renault et Peugeot.
Et tout cela grâce à un moulin à vent datant du début du siècle... Il y a de quoi être étonné.
"A moitié", répond le duo Crosnier-Schafer, "car le phénomène de pompage d'une Formule 1 et la stabilité d'une voiture de série possèdent des similitudes de comportement. L'outil de travail est donc le même. La Fl a servi de détonateur pour la série, elle a amplifié les phénomènes et nous sert de témoin de choc, L'effet de sol n'est pas l'apanage de la seule Fl mais de tout véhicule dès lors qu'il est en mouvement et l'exagération, la caricature de la Formule 1 nous permet de mieux comprendre les interactions touchant une carrosserie banale."

TECHNIQUE - DES MARCHANDS DE VENT
(Patrick Camus, Auto Hebdo, 10.3.1983)


Pour la rédaction de cet article, que soient remerciés l'équipe de la S.E.R.A., Lucien Romani, auteur d'une étude sur l'aérodynamique des véhicules de série, et Robert Choulet pour son étude "Contribution de l'effet de sol à la sécurité active des véhicules de compétition" ainsi que Bernard Boyer de Matra.

Accusé de tous les maux de la terre durant sa vie, l'effet de sol vient de mourir de sa belle mort. Rendons-lui un dernier hommage, ne serait-ce que pour ceux qui furent à son origine.

C'est bien connu, le plus mauvais des hommes devient un saint dès son dernier souffle ? Admiré à sa naissance, critiqué le jour où il s'est imposé, l'effet de sol, n'a pas survécu à la grogne des pilotes et au raz de marée de J.-M. Balestre le réformateur. A cause de lui, l'effet de sol pas Balestre, les temps au tour du circuit Paul Ricard ont chuté de 15 secondes en dix ans. A cause de lui, les F1 avaient gagné 28 km/h de moyenne sur un tour, alors que leur vitesse de pointe restait la même. La belle invention ! Adieu courbes rapides, virages et dérives... tout se passait pied au plancher en vertu d'une adhérence démoniaque. Par quel miracle en étions-nous arrivés là ?
Nous sommes dans la première moitié des années 70 et il faut bien reconnaître que les ingénieurs automobiles se trouvent confrontés à un problème épineux : est-ce la peine d'augmenter la puissance d'un moteur dans la mesure où la voiture ne permet pas de l'exploiter ? Accélérations, freinages, dérive... les pneus n'en peuvent plus de glisser et de transformer les chevaux vapeur en fumée bleutée. La question resta posée longtemps, et les monoplaces continuèrent à évoluer dans le cadre d'un compromis à cette époque favorable à la puissance que les pilotes avaient de plus en plus de mal à maîtriser. Jusqu'au jour où... L'on savait qu'une automobile, à fortiori de course, était soumise à des forces verticales et transversales plus ou moins élevées, mais dont la plus néfaste était la "portance", cette force perpendiculaire au sens de la vitesse, dont la première conséquence était de délester la voiture. La direction devient légère, la stabilité en ligne droite fait défaut et la plus petite bosse fait figure de dangereux tremplin. Que faire pour gagner en adhérence ? Augmenter les appuis. Pour cela, deux solutions : augmenter le poids de masse (châssis, moteur, lest...), ce qui est très gênant pour les performances, notamment en virage, ou augmenter le poids adhérent. Cette notion fut introduite par les ailerons, puis par les carrosseries en coin. Le résultat escompté était bien là, mais à quel prix ! Les 120 kg d'appui d'un aileron se payant par une traînée (le Cx) limitant la vitesse de pointe à une valeur ridiculement basse.
Influence de la déportance (Cz) sur les performances d'une F1, Le circuit de référence étant le Paul Ricard 5 800 mètres.

Cz- 0.5- 1.0- 1.5- 2.0- 3.0
Temps au tour1'41"91'38"51'36"31'33"71'30"5
Vitesse maxi306306306306306
Vitesse Signes212236266286291
Accélération latérale1.92.42.93.43.5
Fraction de temps où le
pilote est pied au plancher		56 %62 %66 %70 %73 %

Deux constatations : l'effet de sol ne pénalise pas le Cx puisque la vitesse maxi demeure identique
malgré la charge aérodynamique. Le gain sur un tour n'est donc dû qu'à la vitesse de passage en courbe.
 
Influence du poids sur les performances d'une F1.

Poids515 kg550 kg585 kg
Temps au tour1'37"51'38"51'39"4
Vitesse maxi306306306
Vitesse Signes243236232
Vitesse dans Pont939291
Consommation55 l55 l54 l
 Influence de la puissance du moteur

Puissance500 ch550 ch
Temps au tour1'38"51'37"6
Vitesse maxi306316
Vitesse Signes236239
Vitesse dans Pont9292
Consommation55 l58 l
 
Influence du Cx sur les performances d'une F1.

Cx0.40.450.50.60.7
Temps au tour1'36"71'37"61'38"51'40"61'42"7
Vitesse maxi327316306289273
Vitesse Signes241238236233230
Vitesse dans Pont9292929292
Consommation53 l54 l55 l56 l57 l

Cx moyen d'une Fl 1982 : 0.624. La puissance d'un moteur turbo est donc un avantage énorme
puisque les Ferrari et Renault franchissent les maxi.
Quelque chose pour rien
Au château de Ketteringham Hall, repère discret, mais non dépourvu d'allure des bureaux d'études Lotus, quelques cerveaux effervescents tentaient de résoudre le problème. Chapman, Southgate et Wright (en consultant extérieur) planchent sur un cahier des charges bien particulier et intitulé "Quelque chose pour rien". Ce Peter n'en est pas à son coup d'essai. Déjà, en 68/70, il avait imaginé la March 701 avec des structures inférieures capables d'augmenter les appuis, mais l'expérience n'était guère concluante. Pourtant, cette idée de réservoirs latéraux carrossés en aile d'avion inversée était la bonne... Il n'y manquait que les jupes pour rendre le travail de cette aile totalement indépendant de l'air extérieur !
Dans un premier temps, l'on borda le ponton de crin, puis de jupes en lexan pour en arriver aux vraies jupes rigides doublées de patins en tungstène. Avec sa Lotus 79, Chapman venait de créer la première des wing-cars. Une carrosserie fine, un carénage moteur-boîte, des suspensions à basculeurs, la 79 allait dominer la saison de la tête et des épaules. Désormais, à appui identique, il est possible de régler les ailerons avec moins d'incidence, diminuant d'autant la traînée et augmentant d'autant la vitesse de pointe.
"Quelque chose pour rien" disait Chapman. "Rien pour beaucoup" dirions-nous. De quelle façon Wright était-il venu à assimiler cette notion de déportance "gratuite" ? En observant une aile d'avion. Dès 200 km/h, une aile d'avion subit deux phénomènes aérodynamiques majeurs : sur sa face supérieure (l'extrados), l'air accélère et créé une dépression ; sur sa face inférieure (l'intrados), l'air ralentit et créé une surpression. Or, la force engendrée par la dépression est pratiquement double de celle engendrée par la surpression. Bilan : l'aile d'avion est aspirée à 75 % par la surface supérieure de ses ailes et portée à 25 % par la surface inférieure. Retournons cette aile. Les forces demeurent identiques mais s'inversent : l'extrados va aspirer l'avion vers le sol et plus l'on rapproche ce profil du sol plus le flux d'air inférieur accélère et plus la dépression s'accroît. Coupons donc une tranche d'aile et collons-la de part et d'autre d'un châssis. Oui mais voilà... 50 cm d'aile d'avion, ça ne sert strictement à rien sinon à créer d'énormes turbulences. Une aile d'avion n'a d'efficacité que grâce à sa grande longueur qui parvient à maintenir bien séparés la dépression du dessus et la pression du dessous. Au-delà de cette partie efficace c'est l'anarchie, le tourbillon marginal que l'on peut observer quelques fois lors du décollage d'un avion. Or, greffer un moignon d'aile inversée revient à ne conserver que la partie inefficace ! A moins de porter ces moignons d'aile à 4 mètres, il fallait donc trouver un système d'étanchéité et Chapman a parfaitement compris que sa tranche d'aile d'avion avait tout simplement besoin de deux plaques pour empêcher les dépressions inférieures d'être comblées par les surpressions supérieures. Le cloisonnement par les jupes était né.
Dès lors, le phénomène allait être perfectionné, peaufiné et les dépressions capables d'entraîner un effet de succion représentant 2 500 kg à 300 km/h. Le Cz passant de - 0.5 à - 1.7 à seulement 180 km/h. Plus qu'il n'en faut pour qu'un avion ne décolle !
"Et ceci compte tenu des variations d'assiette", rectifie Sylvain Crosnier. "Roulis, cabrage, plongée... entraînaient des cassures dans l'étanchéité et les valeurs de crêtes obtenues en conditions idéales pouvaient atteindre 3 000 kg."
Soit, avec la voiture, l'essence et le pilote, une masse totale de 4 000 kg ! De quoi rêver, mais aussi de s'effrayer.
"Au début", poursuit Gilles Schaffer, "nous avons assisté à ce que j'appellerai des gags : direction qui se bloquait, couples de coques qui se criquaient, pontons qui s'affaissaient... Je me souviens d'un constructeur qui m'avait traité de plaisantin lorsque je lui ai annoncé 600 kg d'appui par profil de ponton. Cette année, nous en étions à 1 250 ! Au fil des années, ils ont, malgré tout, compris, et prenaient conscience des véritables problèmes."
Ces problèmes, c'étaient surtout les accélérations transversales subies par les pilotes. Des forces proches de 3 G. C'était des contraintes mécaniques multipliées par cinq sur des éléments de suspension dont le matériaux était resté le même qu'à l'époque des 600 kg d'appui. C'était également de brusques changements d'adhérence lorsque les conditions de roulage n'étaient pas excellentes. Un peu trop de roulis et la jupe intérieure se lève, perdant son rôle d'étanchéité. Dans ce cas, le Cz diminue de 5 à 10 % et la dérive prend des proportions inquiétantes. Qu'importe ! Course après course, séance de soufflerie après séance de soufflerie, les ingénieurs réussissaient à parfaire leur science à tel point que les bonnes F1 de 1982 avaient pratiquement perdu 70 % de leurs appuis extérieurs pour n'obtenir de tenue de route que par ce puissant effet de sol. Au bout du compte, la wing-car devenait quasi parfaite, le seul point noir restant les mouvements de caisse parasites. Jusqu'au jour où les forces verticales devinrent si importantes que les ingénieurs butèrent sur une nouvelle difficulté : le pompage. Soit du fait d'un léger accident de terrain, soit du fait de la croissance de la charge aérodynamique, les suspensions s'écrasent, fléchissent, entraînent les profils à fleur de bitume et le beau phénomène de succion se transforme en vilain tourbillon l'espace de quelques dixièmes de seconde. Les filets d'air inférieurs décrochent, soulagent la voiture de leurs contraintes et la caisse remonte de quelques centimètres. De là, la déportance reprend, les suspensions s'écrasent, ramenant l'aile trop près du bitume, d'où nouveau décrochage... La piste prenait des allures de tôle ondulée plus qu'inconfortable. Que faire ? Supprimer toute possibilité de variation de hauteur de caisse ; c'est l'apparition des suspensions en béton et des colonnes vertébrales en coton. Une solution techniquement peu élégante dans la mesure où elle engendre d'importantes fluctuations d'adhérence sur sol irrégulier. Pour sa part, Renault détenait peut-être le remède miracle en étudiant un correcteur d'assiette hydraulique fixant la garde au sol à environ 8 cm.
L'origine de la déportance, donc de l'effet de sol, et
son fonctionnement, sont analogues à ceux d'une manche d'aile d'avion placée à l'envers.
Extrados = dépression = déportance ; lntrados = surpression = portance.
La dépression crée une force double de celle provoquée par la surpression. Un avion est donc aspiré dans l'air et non porté.



Ceci est valable pour les pontons mais également pour les ailerons avant et arrière qui ne sont pas poussés vers le sol mais aspirés.



Rapprocher l'aile inversée du sol augmente l'accélération du flux d'air sur l'extrados et accroît la dépression.

La vitesse atteinte par l'air ainsi prisonnier peut dépasser les 500 km/h.
Sur ce schéma, l'air est canalisé par les jupes.



Mais attention ! Si l'aile est trop près do sol (suspensions trop souples s'écrasant sous la charge aérodynamique), le flux d'air
décroche et entre en turbulences.
L'effet de sol disparaît. La caisse remonte, redescend sous la charge et le phénomène recommence. C'est le pompage.



Pourquoi les jupes ? Parce que la surpression de l'intrados a la facheuse manie de vouloir combler la dépression de l'extrados.
Sur une aile d'avion le phénomène est limité grâce à la grande longueur du profil mais existe sur les bords extérieurs.
Une tranche d'aile de 45 cm fonctionnant comme ce bord, il a fallu séparer les trajectoires des deux flux.
Ce que Chapman a réalisé avec les jupes. Sans elles, c'est l'anarchie et seulement 35 % d'effet de sol.
Le même système est appliqué sur l'aileron arrière dont les "tôles" latérales sont appelées fences.



Un fond plat à proximité du sol et isolé par des jupes est également déporteur si on le dispose en position "piqueuse" vers l'avant.
Sans jupe, le phénomène est amoindri dans une grande proportion.



Et demain ?
Evidemment, tout ne va jamais pour le mieux, même dans le meilleur des mondes et l'effet de sol fut longtemps la bête noire de certains constructeurs. Si quelques-uns avaient compris la nécessité d'études en soufflerie très approfondies, d'autres, sans moyens, jouaient de la tôle et du rivet pop. Or, pour bien fonctionner, ce phénomène ne souffrait aucune improvisation. Suspension avant et arrière très dégagée, aile sans rivet, excellente étanchéité des pontons, freins dans les roues, échappements spéciaux, carénage moteur-boîte intégral, etc. la perfection.
L'idée première de Chapman, puis plus tard de quelques-uns de ses adversaires, était la réalisation d'une monoplace totalement démunie d'appendices extérieurs, moustaches, ailerons et l'apparition de la Brabham 48, de la Lotus 80, puis de l'Arrows A3 laissait entrevoir une telle issue. Pourtant, personne n'y parviendra, et encore moins les auteurs de la JS19. Ceci pour plusieurs raisons. La première réside dans le fait que l'aileron arrière, aussi peu cambré soit-il, joue non seulement un rôle "d'équilibreur" aérodynamique, mais également celui d'un amortisseur aérien que les pontons déporteurs ne proposent pas. La seconde raison se situe dans un accord parfait et naturel entre flux supérieur et inférieur. En remplaçant l'aileron classique par un bavolet intégré le risque était grand de voir disparaître cet accord obtenu avec difficulté. Une troisième raison nous est apportée par la situation précise de la charge verticale provoquée par l'effet de sol : entre le premier tiers avant et le milieu de l'empattement. Il était donc obligatoire d'apporter une correction de charge et une modification de la répartition des masses afin de limiter le survirage. Bien sûr, l'on chercha à modifier la position du centre de pression en reculant les pontons, mais le flux d'air butait sur d'inébranlables obstacles tels que les arbres de transmission et les triangles arrière inférieurs. Pouvait-on alors envisager une amélioration de l'effet de sol ? Pourquoi pas. L'industrie aéronautique existe depuis soixante ans, et les équipes de recherches se complètent de jour en jour. Le peaufinage du matériel existant était largement envisageable, mais aussi de nouvelles idées. C'est ainsi que des chercheurs se sont aperçus qu'un avion pouvait décoller sur une plus courte distance dès lors que les réacteurs crachaient sur les ailes.
"Tout progrès est question de temps, de mise au point et d'argent", précise Crosnier, "et la S.E.R.A. possédait bien quelques petites recettes dans ses cartons."
A commencer par les "soufflages" dans les profils de ponton : la surface de l'aile interne est coupée pour permettre un passage d'air complémentaire. Ce que l'on voit sur la plupart des avions modernes et sur quelques ailerons arrière.
"En voyant beaucoup plus loin," poursuit l'ingénieur Schaeffer, "et compte tenu d'une certaine stabilité des règlements techniques, on pouvait réaménager totalement la Formule 1 en fonction de son aérodynamique."
En effet, étant donné le site avancé des appuis verticaux, pourquoi ne pas imaginer le profil déporteur ailleurs qu'entre les roues ?
Puisque les lois physiques sont immuables, modifions ce qu'il y a autour, c'est-à-dire la voiture tout entière. Déplaçons le centre de gravité, abandonnons le moteur central arrière pour le moteur central, ou avant, pour exploiter une déportance phénoménale et obtenir une répartition des masses de 50/50 au lieu de 35/65 telle qu'elle était. Une idée comme une autre, comme il en vient tous les quinze ans... mais les contraintes de la Fl moderne interdisent désormais tout caprice. Voyez la 6 roues Williams, le double châssis de Chapman.
"La Fl est un sport de risques pour les pilotes, mais aussi pour les ingénieurs. Aujourd'hui l'on pense d'abord aux résultats, donc aux solutions techniques éprouvées".
Pas sûr. Avec la suppression des jupes, les ingénieurs se retrouvent aujourd'hui dans un cul de sac dont ils vont devoir sortir d'ici six mois. Si, dans un premier temps, le championnat du monde se courra avec matériel recyclé, il n'y a plus aucune raison de conserver les bases techniques actuelles : suspensions dures, carrosseries carrées, coques étroites... Le Cz est divisé par trois, le Cx va regrimper vers des sommets vertigineux, la vie recommence sous une autre forme. Sera-t-il judicieux de conserver des solutions envisagées sous le règne de l'effet de sol ?
Non, et les domaines devenus mineurs par la force des choses sont devenus majeurs.
Tout ce que l'on a sacrifié pour les jupes sera reconsidéré, jusqu'aux moteurs en V, atmosphériques ou turbo, conçus pour le seul dieu Eole. Non, le turbo n'est pas condamné à mort dans la mesure où son surplus de cavalerie servira toujours à tirer un aileron plus cambré que celui d'un Cosworth, mais le rapport des forces a bigrement changé. Quelques bons vieux 12 cylindres à plat doivent y songer... En fait, il faudra rechercher une nouvelle voie et celui qui voudra à tout prix obtenir autant d'appui avec un fond plat qu'avec les jupes le paiera par un Cx catastrophique. Le résultat de l'opération sera donc nul, autant se dire que les pontons sans jupe ne servent que de coffres à échangeurs ou à injection électronique.
"La seule chose qu'il est nécessaire de garder à l'esprit est la possibilité de récupérer de la déportance dés lors que le plancher d'une F1 est en défilement par rapport au sol. Il faut connaître ce phénomène, mais pas obligatoirement l'exploiter. En outre, ce nouveau règlement nous paraît relativement bien écrit, c'est-à-dire difficilement contournable. Mais vous savez, c'est un règlement... Trois personnes ont mis trois mois à le concevoir, cinquante ingénieurs mettront cinq ans à le démolir ! Les interprétations possibles sont limités au maximum : profiter de l'arrondi de 5 cm de rayon pour caréner l'arrière du fond plat en forme d'aile inversée ou disposer le fond plat en position "piqueuse" par rapport au sol. C'est peu et en tout cas bien insuffisant pour ceux qui pensent retrouver les appuis d'antan.
Et pourtant, les puissants moteurs suralimentés vont bien devoir en retrouver de la déportance, sinon à quoi bon posséder 6 ou 700 ch si on ne peut les transmettre à la piste. Rien que pour cela, le recours aux gros ailerons, ou à une carrosserie en angle très ouvert sera obligatoire. Techniquement nous sommes face à un retour en arrière magistral, mais aussi à un regroupement inespéré de toutes les voitures constituant le plateau d'un grand prix.
Lors de ses récents essais privés, Lotus nous a permis de voir un fond plat incliné vers l'avant et il est vrai que cette solution autorise une légère déportance, mais à une condition : que le plancher soit suffisamment large pour empêcher le flux inférieur de se transformer en gigantesque turbulence de "bout d'aile". Les jupes ne sont plus là pour l'étanchéité ! Qui dit plancher large dit ponton.., mais à quoi bon les conserver, à moins d'être turbo ? Les monoplaces à moteur atmosphérique vont donc changer d'esthétique et prendre des allures de guêpes, un peu à la mode 75/76/77. Il faut remarquer qu'à cette époque l'aérodynamique n'était pas le souci majeur des ingénieurs, les lignes 83/84 seront donc plus fines, plus efficaces. Dans une certaine mesure contraints de conserver leurs pontons "because manque de place", les turbos auront la possibilité d'exploiter le fond plat "piqueur" et obtiendront une déportance supérieure à celle d'une voiture à taille fine. Deux voies peuvent se dessiner. Soit l'intégralité du plancher est plane et un correcteur d'assiette hydraulique (merci Renault) se chargera de maintenir une position piqueuse en toute occasion, soit l'intégralité du fond plat, y compris l'ensemble moteur-boîte, est inclinée vers l'avant. Dans ce cas, les pilotes peuvent se réjouir de la suppression des jupes puisque la position piqueuse ne pourra être maintenue en permanence que grâce à... l'absence de suspension ? Vous le voyez, rien n'est simple, ni parfait.
Pour Michel Têtu, l'ingénieur de développement châssis de la régie, le correcteur hydraulique sera de toute évidence une bonne chose.
"Cabrage à l'accélération, plongée en freinage, changement d'adhérence en courbe, le manque d'effet de sol nous provoque un déséquilibre complet qui affecte non seulement la motricité, mais aussi la stabilité du train avant. La correction hydraulique fixant la hauteur de caisse de façon permanente limitera ces transferts de masse très sensiblement."
Les ingénieurs n'ont pourtant guère à parier sur un amortissement nul, pertes d'adhérence, mauvais contrôle de retombée de la voiture sur les inégalités de la piste, etc. tout pour une motricité déplorable. L'effet de sol n'étant plus là pour écraser les pneus au sol, il ne reste plus qu'à assouplir les débattements de suspension, Des ailerons pour plaquer la voiture ? Certes, mais le "chasse-neige" de De Angelis ne dépassait pas les 260 km/h sur la ligne droite du Mistral ! Alors, peu de Cz pour peu de Cx ou beaucoup de Cz pour beaucoup de Cx ? Non non, ne cherchez pas. La Fl 83 marque le début d'une nouvelle cuisine, aux ingénieurs de déterminer les meilleurs ingrédients. Les études en soufflerie demeureront-elles rentables ? Certainement pas et le modestes constructeurs ne se sentiront plus obligés d'y sacrifier les trois sous qu'il leur restait en poche.
"Les grosses améliorations de performances ne viendront plus de nous", conclut l'équipe de la S.E.R.A. "Pour nous, la suppression des jupes revient à mettre au placard des années d'études et d'expérimentation. C'est désagréable et stimulant à la fois."
Mais n'est-ce donc pas l'officialisation de leurs recherches, la reconnaissance de leur science fantastique et de leurs talents ?
Deux variantes légales pour récupérer une partie de la déportance disparue et diminuer le Cx causé par un gros aileron arrière.
Dans les deux cas, l'effet de venturi fonctionnera d'autant mieux qoe le plancher sera large. Faute d'étanchéité latérale.
A utiliser pour les monoplaces contraintes de conserver les pontons actuels, donc les turbos.



a) Fond plat avec caisse en position "piqueuse".



b) Fond plat jusqu'à l'aplomb avant des roues arrière.
Ensemble moteur-boîte relevé vers l'arrière avec carénage inférieur en aile inversée.

Sor ce schéma, nous avons matérialisé les filets d'air.
Le flux supérieur lèche la carrosserie, est perturbé par les ailerons >et constitue, à l'arrière, la traînée.
Le flux inférieur, prisonnier du ponton, subit une accélération (+ de 500 km/h), puis une détente.



1. Aile inversée.
2. Jupes et panneaux d'étanchéité pour éviter aux forces positives de contrarier les forces négatives.
3. Les forces positives, la portance, sur ce schéma égale au tiers des forces négatives, seront majoritaires sur une F1 à fond plat.
D'où la nécessité d'ailerons très cambrés. La traînée (Cx) en sera d'autant augmentée.
4. Zone de turbulences provoquée par les formes de la carrosserie, la portance des ailerons et, dans une moindre mesure,
la traînée induite de l'effet de sol. A 300 km/h, cette résistance à l'avancement absorbe 510 ch.

La jupe invisible Autohebdo !
L'expérience l'a démontré : un fond plat "piqueur" crée une déportance dès l'instant où l'étanchéité latérale est retrouvée. Les jupes sont interdites, mais le fond plat existe. Pourquoi ne pas imaginer des jupes invisibles ? Vous connaissez sans doute un grand magasin où, en plein hiver, et malgré l'absence de porte, l'air chaud intérieur n'est aucunement contrarié par l'air glacial extérieur. Un miracle ? Non, un rideau d'air, donc invisible, est soufflé de haut en bas, servant de cloison thermique hyper efficace.
Imaginons dès lors une lame d'air issue d'une fente courant le long des pontons. Une prise d'air dynamique ou une mini-turbine pourrait suffir à alimenter cette tricherie pour le moins difficile à matérialiser !
Faute de motricité, les 650 ch d'un moteur turbo n'ont plus guère d'utilité qu'en ligne droite, alors, pourquoi ne pas en consacrer 50 à une soufflante ?
10 % des gains F.O.C.A, à son auteur...
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Etude aérodynamique d'une maquette
(Bernard Gironnet, Construire une voiture de course, 1979)
1. Paramètres généraux

La traînée se décompose en :
1. La traînée de forme du véhicule isolé.
2. La traînée induite par la portance.
3. La traînée de frottement
4. La traînée de culot
5. La traînée d'interaction sol-voiture.

La traînée de forme du véhicule isolé est un des paramètres de l'étude.
La traînée induite par la portance est assez bien connue et proportionnelle au carré de celle-ci.
La traînée de frottement est liée à la viscosité de l'air et à l'état de surface du corps.
La traînée de culot provient du décollement des filets d'air à l'arrière et est donc liée à la forme de l'arrière.
La traînée d'interaction sol-voiture est fonction du point de vitesse nulle à l'avant du véhicule et de la garde au sol.

La portance dépend d'un certain nombre de points sensibles qui sont (fig. 164) :
1. Le point d'arrêt à l'avant (point de vitesse nulle)
2. La forme du capot
3. La position du maître couple
4. Le volet arrière
5. La forme de l'arrière
6. L'onglet arrière
7. La forme du dessous de la voiture.


2. Paramètres retenus

La voiture a été schématisée et dotée de formes géométriques simples. Les passages de roues et les entrées d'air ont été supprimés. Deux paramètres sont alors mis nettement en évidence : l'angle avant et l'angle arrière. A un corps central qui reste inchangé sont fixés un avant et un arrière. Six angles avant de 21° à 45° et six angles arrière, de +30° à -20° ont été choisis (fig, 165).


Il n'a pas été tenu compte de l'habitacle : la maquette se présente donc sous la forme d'une barquette (photo 166).


fig. 166. Schématisation d'une maquette modèle

Dans le même esprit, les sections longitudinales ont été conçues identiques ; le problème se ramène donc à un écoulement bidimensionel.
Pour le choix des cotes générales, un projet de voiture sport-prototype a été pris comme base. L'empattement, les voies avant et arrière ainsi que les cotes d'encombrement du châssis ont été respectés, ce qui a conduit à prendre un angle de 4,5° pour le corps central. (Voir plan 167 de définition de la maquette.)


Avec le choix de ces paramètres, seules varient deux composantes de la traînée : la traînée de forme et la traînée de culot. La traînée induite par la portance n'est fonction que de celle-ci. La traînée de frottement et d'interaction sol-voiture sont sensiblement constantes.
Pour ce qui est de la portance, les avants à angles vifs fixent le point d'arrêt. La maquette n'a pas d'onglet arrière et la forme du dessous ne varie pas. L'arrière est tronqué à la même cote pour toutes les maquettes. Le maître-couple ne prend que deux positions : il se situe à l'extrémité de l'arrière quand celui-ci présente un angle supérieur à 4,5° et au niveau du congé entre le corps central et l'arrière quand celui-ci présente un angle inférieur à 4,5°.
Grâce aux six avants et aux six arrières nous disposions de trente six maquettes, ce qui nous a permis d'étudier l'influence des deux paramètres choisis sur la traînée, la portance et la répartition de la portance sur les essieux.

3. Résultats des essais

Afin de repérer facilement les différentes maquettes chaque élément a été numéroté. Le corps central a été repéré I et les autres éléments de la façon suivante (fig. 168).


Ayant ramené les composantes à l'unité de pression dynamique, nous obtenons les différents CS caractérisant la maquette.
Il est intéressant de calculer le Cx, coefficient sans dimension, qui caractérise l'aérodynamique de traînée du corps.
Les tableaux 169 et 170 donnent les résultats obtenus, avec :

CzSen 10-3 m2
CxSen 10-3 m2
Z1 =(CzS)Av en 10-3 m2
Z2 =(CzS)AR en 10-3 m2
Cxsans dimensions
Tableaux 169 et 170

maquette
no		CzSCxS(CzS)ar(CzS)avCxmaquette
no		CzSCxS(CzS)ar(CzS)avCx
1168.846.2614.96-6.120.34113-12.1411.54-4.25-7.880.50
2168.266.5014.71-6.450.36213-12.5211.61-4.39-8.130.50
3167.876.4413.65-5.780.35313-12.4711.85-4.65-7.820.51
4167.986.7813.95-5.960.37413-12.5812.00-4.74-7.840.52
5167.517.0513.18-5.670.39513-12.9612.40-5.03-7.730.53
6166.807.0711.69-4.890.39613-12.7912.94-5.34-7.440.56
1153.386.0610.51-7.130.33112-20.2917.66-14.50-5.790.65
2153.026.2910.26-7.240.34212-20.3817.77-14.42-5.960.66
3153.016.599.79-6.780.36312-20.6217.97-15.05-5.560.66
4152.886.789.46-6.580.37412-20.6918.24-15.26-5.430.67
5152.526.898.80-6.280.37512-20.9618.54-15.94-5.020.69
6152.607.238.01-5.410.39612-20.8119.11-16.65-4.160.70
114-3.987.023.41-7.390.38111-27.6025.30-24.06-3.540.79
214-4.377.413.34-7.710.40211-27.9825.44-24.39-3.590.80
314-4.217.642.70-6.910.41311-28.2125.70-25.22-2.990.80
414-4.317.842.51-6.820.42411-28.7726.14-25.47-3.300.82
514-4.518.062.08-6.590.44511-28.9126.12-25.71-3.190.82
614-4.178.381.50-5.670.45611-28.6226.41-26.36-2.250.83


5. Ailerons - Effets de sol

Comme nous venons de le voir dans le paragraphe précédent, les formes de la voiture ont une influence essentielle sur la répartition et l'intensité des charges sur les essieux. Nous n'avons évoqué que les résultats obtenus avec la seule modification du profil supérieur du véhicule, le dessous restant sensiblement parallèle au sol. De nombreux constructeurs, toujours à la recherche des performances, ont cherché à utiliser le dessous du véhicule et à monter des systèmes complémentaires tels qu'ailerons, jupes etc.
Les ailerons, à l'avant, à l'arrière et sur les côtés, ne sont que des profils aérodynamiques qui, judicieusement inclinés, donnent un effort vertical, de haut en bas, important pour une composante horizontale relativement faible (voir figure 171).


fig. 171. Efforts sur les ailerons

Pratiquement, sous des formes diverses, toutes les voitures actuelles en sont équipées. Notons simplement, pour ceux qui voudraient mettre en place de tels systèmes, que les profils aérodynamiques du type NACA (voir figure 172 et voir UIUC Airfoil Data Site) sont très sensibles à l'inclinaison ou angle d'attaque d et surtout, comme le montre la figure 172, que l'effort vertical caractérisé par le Cz n'est pas linéairement proportionnel à l'inclinaison.


Fig. 172 - Profils N.A.C.A. (National Advisory Commitee for Aeronautic)

Il y a donc lieu de connaître parfaitement les caractéristiques aéronautiques du profil avant de le monter, puis d'effectuer les réglages pour obtenir l'effet désiré. Ne pas oublier que dés qu'un profil est prés d'une paroi, l'écoulement de l'air entre ce profil et la paroi n'est pas le même que lorsque ce profil est isolé dans le fluide. C'est le cas de l'écoulement de l'air entre le dessous du véhicule et le sol. Il est donc très important de tenir compte de cet effet dit de sol, car, bien exploité, il peut être très avantageux, comme c'est le cas lorsqu'on met le dessous en dépression en créant un venturi entre la paroi et la route (voir fig. 171).
Généralement, les ailerons sont des profils courts si bien que les effets perturbateurs d'extrémité sont très importants par rapport à l'effet central. Il est donc nécessaire de limiter ces effets perturbateurs pour obtenir un écoulement bidimensionnel efficace, c'est-à-dire constitué par le mouvement de tranches d'air planes, perpendiculaires au plan défini par le bord d'attaque et la corde du profil. La technologie consiste à mettre, aux extrémités du profil une paroi plane verticale qui favorise l'écoulement sans turbulence des filets d'air.
Notons que toute canalisation d'air interne, par exemple celle qui sert au refroidissement des radiateurs, peut, si le profil adopté est correct, donner naissance à un effort vertical de haut en bas non négligeable.
Tous les efforts aérodynamiques que nous venons de citer dépendent de la vitesse d'écoulement de l'air sur les parois. Ils sont, par conséquent, variables avec la vitesse du véhicule c'est-à-dire très importants à grande vitesse et nuls à l'arrêt. C'est un inconvénient non négligeable auquel certains constructeurs ont voulu remédier en installant sur le véhicule des systèmes mécaniques indépendants de la vitesse tels que des dépresseurs.
Les dépresseurs sont des turbines axiales ou ventilateurs qui aspirent l'air sous la voiture pour le rejeter à l'extérieur dans une zone où la suppression favorise l'écoulement des filets d'air.
Quelle que soit la technologie adoptée pour créer un effort vertical améliorant l'adhérence du véhicule il faut veiller à ne pas détériorer par trop le Cx afin de garder à la traînée une valeur acceptable.