Aérodynamique automobile - Définition
L' aérodynamique automobile concerne tous les phénomènes induits par l'écoulement de l'air lors du déplacement du véhicule :
- effets aérodynamiques :
- résistance à l'avancement (en x), effets du vent latéral (en y) , portance, déportance et effet de sol (en z).
- effets sonores.
Concernant la résistance à l'avancement, le paramètre essentiel est le Cx, coefficient de pénétration dans l’air. Ce coefficient de traînée est le rapport de la traînée de cet objet par rapport à celle d'un objet de même surface de référence qui aurait un coefficient de 1. Le Cx seul n’est pas significatif, il est nécessaire de connaître aussi la surface projetée orthogonalement à la trajectoire : elle est appelée " surface frontale " ou " maître-couple ".
Un véhicule qui s'oppose à l'air fait, à son tour, subir une force à cet air ; l'équation fondamentale F = m.a permet de calculer cette force, avec
- ρair : masse volumique de l’air (1,205 kg/m3 à 0°C au niveau de la mer)
- S : maître-couple du véhicule
- Cx : coefficient de pénétration dans l’air
- V : vitesse de déplacement (en m/s)
- la masse d'air concernée est (à un coefficient caractéristique près) :
- l'accélération est (à un autre coefficient caractéristique près) :
- la force est Fx = q . S . Cx avec q = 1/2 . rho . V2
Dans la littérature anglo-saxonne le coefficient Cx est désigné par Cd (drag).
La surface frontale du véhicule peut être obtenue par calcul sur plan et l'étude aérodynamique d'un prototype se fait conjointement par modélisation et mesures dans une soufflerie adaptée.
Quelques valeurs pour des véhicules européens célèbres (Cx et S en m²) :
- Citroën 2CV : 0,52 - 1,65
- Ford Fiesta : 0,4 - 1,74
- VW Beetle : 0,48 - 1,80
- Peugeot 205 : 0,36 - 1,74
- Alfa Romeo 33 : 0,38 - 1,82
- BMW 320i : 0,39 - 1,86
- Citroën CX : 0,37 - 1,99
- Mercedes 450SEL 6.9 : 0,36 - 2,16
Le Cx désigne le coefficient en x (dans le sens de l'avancement du véhicule) mais il existe aussi le Cy (dans le sens latéral) dont dépend la sensibilité au vent latéral et le Cz, coefficient de portance dans le sens vertical, dont dépend la stabilité à très haute vitesse. C'est sur ce coefficient que travaillent les concepteurs de voitures de course pour augmenter l'adhérence nécessaire en évolutions (accélérations, freinages, virages).