Déportance
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Cet article est une ébauche concernant l’automobile.
La déportance ou portance négative est une force maintenant un véhicule plaqué au sol et augmentant l'adhérence[1].
Réduire la résistance de l’air, autrement dit la traînée, est donc une préoccupation constante, soit pour gagner de la vitesse, soit pour économiser de l’énergie.
La plupart des voitures de tourisme sont affectées d’une légère portance, proportionnelle au carré de la vitesse. Ce phénomène est dû à la pression de l’air qui s’engouffre sous la voiture et tend à la soulever, réduisant ainsi l’adhérence des pneumatiques à haute vitesse.
Pour éviter cet inconvénient, les carrosseries des voitures de sport sont conçues de manière à générer de la déportance[2], également appelée charge aérodynamique[3] : au lieu d’être soulevée, la voiture est plaquée au sol à haute vitesse.
L'incidence des flux d'air sur le comportement de la voiture est essentielle, la difficulté est d'obtenir le meilleur compromis possible entre une déportance maximale et un coefficient de traînée minimal. On verra des voitures très fines sur les circuits rapides de type Monza ; à l'inverse, elles auront des ailerons plus importants sur les circuits lents du type Monaco.
Pour gagner une course, une écurie a besoin d'une bonne soufflerie et d'ingénieurs très spécialisés. Pour étudier et améliorer le comportement aérodynamique d'une monoplace, ceux-ci utilisent les programmes de simulation de dynamique des fluides et réalisent des essais en soufflerie, analysant les différentes configurations d'ailerons, pontons et les autres éléments aérodynamiques. Des milliers d'heures d'essais sont effectuées avec des maquettes à l'échelle réduite avant de construire les monoplaces ou de fabriquer les pièces en taille réelle.
Tunnels aérodynamiques
Il est impossible de mesurer directement la résistance que l’air exerce sur la carrosserie d’un véhicule en mouvement, c’est pourquoi les expériences aérodynamiques nécessitent le recours à des installations appelées « tunnels aérodynamiques » ou plus couramment « souffleries».
Les souffleries utilisées dans l’industrie automobile servent surtout à prendre des mesures comme les pressions locales ou le coefficient de traînée. Non seulement on teste dans des canaux aérodynamiques des voitures, mais aussi des avions ou même des bâtiments entiers. Les souffleries de visualisation en vraie grandeur utilisent des jets d’air colorés avec des produits chimiques pour rendre l’écoulement d’air visible. Avec le progrès informatique dans les dernières années les simulations n’ont rien à envier aux expériences effectuées dans des canaux aérodynamiques réels. Les simulations aident à trouver un compromis parfait entre une déportance maximale et un coefficient de traînée minimale; ainsi les voitures de Formule 1 peuvent rouler à une vitesse élevée dans les virages sans perdre de traction et en même temps atteindre une vitesse importante en ligne droite. Les écuries de Formule 1 adaptent ces deux facteurs en fonction du nombre de virages et de portions droites du circuit.
Il existe deux grands types de canaux aérodynamiques : les souffleries à veine ouverte « système Eiffel » et les souffleries à retour. Dans le cas des souffleries fonctionnant à partir du système Eiffel, l’air est d’abord dirigé par une grille en nid d'abeilles qui améliore la qualité de l’écoulement, ensuite l’air passe par la chambre d’essai et sort grâce à la force d’attraction des ventilateurs. Une soufflerie à retour consiste en un système clos qui réinjecte l’air dans le cycle grâce à des déflecteurs. Les souffleries peuvent aussi simuler des conditions climatiques extrêmes, comme la pluie, la neige ou le vent. Les aboutissants obtenus permettent aux producteurs de limiter les résonances vibratoires causées par le vent, d’améliorer la sécurité de la voiture et de vérifier le fonctionnement des différents composants électroniques ou mécaniques sous conditions extrêmes.
C'est seulement dans les années 1970 que les ingénieurs de Lotus ont découvert l’effet de sol, un phénomène qui réduit la trainée et l’influence de la portance ou déportance d’une aile à proximité d’une surface fixe. Par conséquent, les voitures de F1 ont été entièrement reconfigurées pour tenir lieu d'aile géante créant de la déportance sous la voiture. La découverte de l’effet de sol par les ingénieurs de F1 prouve que ce sport est une référence dans certains domaines scientifiques.
L'un des départements les plus importants des écuries de Formule 1 est donc celui qui s’occupe de l’aérodynamique des voitures. Dans certains cas, il comporte jusqu’à cent employés.
