DONNÉES SUR LES EFFETS DE SOL ET UTILISATION

Iain Gordon, ingénieur chez Evolution Measurement, société sœur de EvoMesure en Angleterre, explique comment l’équipe d’étudiants de l’Ensign N108B du « National Centre for Motorsport Engineering » de l’Université de Bolton a collecté des données essentielles sur l’effet de sol, et comment les équipes traitent ces informations.
16 EvoScann® P16-A (scanners miniatures à 16 voies) ont été installés sur les surfaces aérodynamiques supérieures et inférieures du véhicule avec des patchs de pression/prises de pression Scanivalve, réglés pour fonctionner à 100 Hz – 100 lectures par voie, par seconde, soit environ 26 000 lectures par seconde et 1,5 million de lectures par minute. Les données ont été transmises en direct à une unité d’acquisition de données Motec montée sur le véhicule.

Lorsque la voiture a démarré en accélérant dans le sens des aiguilles d’une montre, elle a commencé à collecter des données sur chaque partie du circuit et les données qui ont été diffusées sur notre écran représentaient les 8-9 premiers tours du circuit de 10 tours. Le tour complet était de 2,5 km, et le record du tour était d’environ 61 secondes.
Les données de la moitié supérieure de l’écran représentent les prises de pression sous le plancher, les données de la moitié inférieure donnent les pressions à la surface de la carrosserie. Les sections les plus rapides du circuit se trouvaient avant le freinage au virage 4 et au virage 8. C’est là que la pression sous le plancher était la plus faible. Elle créait une pression dynamique de 993-994 mbar – c’est-à-dire nettement inférieure à la pression statique atmosphérique – la voiture générait une portance négative (« aspiration »), à partir de son soubassement, comme on peut l’attendre pour une voiture de course, et cela entraînait la voiture vers la piste et lui permettait de gagner en traction et de coller à la route, en particulier dans les virages. De même, les pressions exercées sur la carrosserie étaient plus élevées que la pression atmosphérique, ce qui poussait la voiture vers le bas à grande vitesse. On remarque aussi qu’avant les virages 3-4, la pression sur la carrosserie était la plus élevée et la pression sous le plancher était la plus faible, juste avant le freinage du virage 8.
On constate également que les relevés de pression se rapprochent lorsque la voiture roule plus lentement, car l’impact de la vitesse est moins important sur les capteurs qui sont répartis sur toute la longueur du véhicule.
Il y a davantage de données disponibles sur les autres onglets, indiquant les pressions au niveau de la sonde, l’aile arrière, sur le plancher (souvent, la différence entre l’avant du plancher et l’arrière du plancher est quatre fois supérieure à la pression sur une voiture de F1 moderne avec un plancher plat et une carrosserie fortement inclinée. Il s’agit de l’effet Venturi).
Lorsqu’il s’agit d’interpréter toutes les données de ces essais, l’ingénieur de course cartographie généralement aussi les jauges de contrainte, le GPS, la pression de freinage, la position de l’accélérateur et utilise le système Motec pour superposer chacun de ces onglets aux données aérodynamiques.
Il peut alors repérer les forces et faiblesses de la voiture en termes de vitesse et ainsi consentir à des améliorations. En F1, il croisera également les données de deux automobiles et trouvera ainsi quelle voiture, quel pilote est la/le plus rapide.
En retenant les meilleurs temps et vitesses sur des sections ou des virages de deux véhicules, ils peuvent facilement trouver le circuit le plus adapté à tel véhicule et l’utiliser ainsi comme référence. Ils modifieront ensuite les réglages de l’aile ou la hauteur de la voiture et prendront une série de mesures pour les superposer et évaluer les effets de ces modifications sur les données de la voiture collectées auparavant. Ils interrogeront le pilote sur ses sensations de conduite et s’en serviront pour améliorer les performances de la voiture.
Mais comment utiliser les données ? Les ingénieurs aérodynamiques devront calculer, à l’aide du CFD, les pressions qui s’exerceront sur la voiture réelle et procéder à des ajustements afin d’obtenir cette configuration. Ensuite, en mesurant les données sur une maquette dans la soufflerie, ils feront correspondre ou corréler les données du modèle CFD à celles du modèle de la soufflerie et optimiseront les formes de la carrosserie, les formes des ailes, etc. En apportant des modifications au modèle CFD et/ou au modèle de soufflerie, ils détermineront si la voiture grandeur nature sera plus rapide ou moins rapide – en échangeant toujours la force descendante qui donne la vitesse en virage contre la traînée qui réduit la vitesse en ligne droite, et ils trouveront le meilleur compromis de performance. L’étape suivante consiste à la modification des formes des ailes ou des parties de la carrosserie et à voir leurs effets sur la vitesse du véhicule. Les pièces sont ensuite imprimées sous forme de pièces 3D et essayées dans la soufflerie sur la maquette, avant de passer aux dépenses/risques/temps de leur fabrication en fibre de carbone et de leur montage sur la voiture.

L’EvoScann® P-Series excelle dans cette application