Aérodynamique

Bonjour,

Pour répondre à votre première question, nous vous orientons vers ces deux documentaires qui expliquent comment vole un avion :


Kezako : comment un avion vole-t-il ?




Deux gouttes de culture : les avions




C'est parce que les voitures de Formule 1 sont équipées d'ailerons et spoilers qu'elles ne s'envolent pas, inversant ainsi le phénomène de portance qui participe à l'envol des avions. ici, la déportance plaque la voiture au sol.

" la voiture possède un profil proche de celui d'une aile d'avion. En effet, elle a un dessus incurvé et un fond quasiment plat. Donc l'air qui passe dessus (courbe) doit parcourir plus de distance que celui qui est au-dessous (ligne droite) ; résultat l'air du dessus est plus rapide que celui du dessous. Cette différence de vitesse crée une dépression qui soulève la voiture, c'est la portance (cette force est proportionnelle à la vitesse). L'objectif de nos chères sportives est de diminuer la portance pour éviter un allégement des trains roulants et donc une diminution d'adhérence. Pour cela plusieurs solutions existent.

LES AILERONS
L'aileron propose une alternative à la portance en y opposant une force de compensation. Son design est spécialement étudié pour rajouter du poids sur une partie de la carrosserie (arrière en général). En effet sa coupe semi-circulaire dirigée vers le haut récupère l'air. Plus la vitesse est élevée plus la pression est forte et le poids conséquent. Seul défaut son dessin ne favorise pas la pénétration dans l'air et freine le véhicule qui en est équipé. La forme des ailerons est spécialement étudiée pour être efficace à partir d'une certaine vitesse et au-delà. Les véhicules dont la puissance sera trop faible ne profiteront pas des qualités mais seulement des défauts. Conseils : au niveau de l'aileron arrière le réglage portera sur l'inclinaison. Plus il sera incliné plus il y aura de poids sur l'arrière et plus la voiture sera stable (mais aussi freinée).

LES SPOILERS ET JUPES LATERALES
Le rôle des spoilers est double, ils profilent la voiture pour améliorer son Cx (coefficient de pénétration) ce qui a pour effet de réduire la traînée. Ils permettent aussi de diminuer la portance en abaissant la face avant du véhicule. Ainsi moins d'air s'engouffre en dessous et donc il y a décroissance de la force de soulèvement. Enfin les différentes nervures qui se dirigent souvent vers le haut jouent le rôle (à haute vitesse) d'autant de petits ailerons pour asseoir le train avant. Cependant, les spoilers doivent être très bien étudiés pour ne pas créer de turbulences aérodynamiques sous peine de générer un déséquilibre à haute vitesse et/ou une augmentation de la traînée. Les jupes latérales jouent un rôle similaire mais de façon moins importante. Elles permettent de diminuer la portance et la traînée en améliorant le Cx et en abaissant les cotés du véhicule. De plus, elles canalisent l'air en provenance des roues avants et en direction des roues arrières. "
source : LES LOIS DE L'AERODYNAMIQUE AUTOMOBILE


C'est ce qui est également expliqué vers 18 minutes de l'émission "C'est pas sorcier" sur les VOITURES DE COURSE :



Pour approfondir le sujet, nous vous conseillons de lire aussi :
- Encylopaedia universalis
- une précédente réponse du Guichet du savoir : les avions
- La dépendance de la F1 à ses ailerons avant

- Graines de pilotes / textes et photographies, Hélène Selles Bourdu
- Comprendre la formule 1 / Julien Trombini
- Dynamique des fluides appliquée : applications à l'aérodynamique / Thierry Faure

Enfin, une petite démonstration de ce qui peut arriver lorsqu'un aileron de Formule 1 est défaillant :




Bonne journée.