Ingénieur aéronautique ?

[Chisum]

Y aurait-il ici des ingénieurs en aéronautique ?

C'est parce qu'ailleurs je suis pris dans une discution sur le phénomène d'aspiration en compétition automobile et je n'arrive pas à convaincre mes interlocuteurs...
Ce n'est pas qu'ils me font douter, seulement ce n'est pas ma profession et je ne trouve pas les éléments concrets pour clore le débat.

En résumé la question se poserait comme ceci:

un moteur bridé à 19 000 tours/minutes peut-il dépasser ces 19 000 t/m(et donc aller plus vite que son maximum théorique) quand il est dans l'aspiration d'une voiture identique en tous points à la sienne et ayant atteint sa vitesse maximum ?

On n'est pas certains mais on suppose que le bridage se fait en intervenant sur l'injection d'essence.

Merci d'avance.

[Bensky]

Ca n'est pas un pb de tours moteur, mais de frein aéro.
Derrière une voiture qui ''soulève'' de l'air, il y a une dépression (le temps en gros que l'air retombe), celle derrière ne rencontre plus de résistance (enfin moins), et donc va plus vite.
La différence ne se fait pas sur les tours moteur, mais sur le glissement des pneus.
(c'est pour ça que les pneus s'usent même en ligne droite).

[Bawa]

pour être précis il y a derrière la première voiture une zone de recirculation de l'air. L'air ne s'écoule plus vers l'arrière, mais à tendance à "revenir" sur la voiture. Lorsque la deuxième voiture se met dans cette zone, elle rencontre en effet moins de résistance et est même aspirée par cette dépression. Ca c'est pour la partie aéro, après il faut se plonger dans la mécanique pour savoir si dans ce cas là, le moteur tourne à un régime plus élevé.

[Pink_Tigrou]

A noter qu'il n'est guère besoin de rouler en bolide à 300 km/h pour bénéficier ce de phénomène.

Ca marche aussi très bien en vélo.

[wotano jb]

En faite ca dépend de ton bridage moteur : si il est a l'allumage ca serra difficile de prendre plus de tours que 19K, si c'est a l'injection il est possible de monté encore un peu! (en proto le dernier rapport n’a pas de bridage …)
En compétition (moto) le dernier rapport est réglé pour que tu ne sois pas zone rouge en bout de la plus longue ligne droite, pour justement, au cas où tu puisses bénéficier de l'aspi

[ogami musashi]

Chisum je suppose que tu parles des F1 de cette année donc concernant le moteur je ne peux malheureusement pas te repondre en detail si ce n'est que la limitation semble etre par senseurs et que donc 19K RPM soit la limite absolué, d'ailleurs le depassement raté d'alonso sur hamilton a indianapolis, si tu peux le regarder en video, te fera entendre assez clairement le "rappel a l'ordre" du limiteur le moteur se mettant a plafonner d'un seul coup en plein depassement.

Sinon pour ce qui est la zone d'aspiration comme on dit, je suis désolé de faire le rabat joie mais dire que l'aspiration est une zone de basse pression et de recirculation est vrai et faux a la fois.

Ca n'est malheureusement jamais le cas de facon simple ca depend de l'objet devant, de la distance par rapport a celui ci de l'objet qui le suit.

Pour parler tres concretement les F1 actuelles n'offrent malheureusement pas enormement de zones de pressions stables et si la zone de "slipstream" marche bien (principalement due a une faible trainée) on peut pas en dire autant de la recirculation vu l'instabilité enorme des vortex (bien entendu je parle de distances constatées en course c'est a dire aux max 8 longueurs de voitures).

Il y a en F1 des zones qui affectent certaines parties du poursuivant qui sont a haute pression (enfin..pression ambiante) et d'autres plus basses, d'autre qui sautent toutes les cinq minutes.

Si la voiture est tres proche il peut y avoir compression de l'air et formation d'une onde (d'angle tres elevé bien sur) qui peut pousser la voiture de devant, cela s'appelle le bumpdraft c'est utilisé beaucoup en Nascar par les equipiers mais ca ne marche pas en F1 cause aero pas pareil.


Voila c'etait juste pour rester dans le cadre aero.

[MSDomino]

Je confime qu'en F1, les moteurs ont un maximum de rpm bridé, quels que soient les phénomènes rencontrés en piste...

Saloperie de règlement 2007... Y a plus de moyen de s'amuser...

[Chisum]

Merci de vos réponses.

Ogami Musashi, effectivement il s'agit des F1 de 2007 et de la course d'Indianapolis.
Toutefois je vais reformuler parce que je crois que je me suis mal exprimé.

Si je demandais le concours d'un ingénieur aéronautique c'est pour avoir confirmation(ou infirmation) d'un fait auquel je crois mordicus:
dans une aspiration, le véhicule de derrière est "aspiré" par celui de devant. En plus de la diminution de la résistance de l'air, il y a donc une force supplémentaire qui s'ajoute à celle développée par le moteur de la voiture et c'est cette force supplémentaire qui permet d'augmenter la vitesse et d'effectuer un dépassement dit "à l'aspi".
Cette force(selon moi qui ne suis pas ingénieur) est en quelque sorte un "retour de flamme" suite à la dépression provoquée par le passage de la première voiture(j'aimerais aussi obtenir une valeur précise concernant cette dépression, une valeur chiffrée pour une voiture évoluant à 300 km/h par exemple). Principe action-réaction, déplacement d'une masse d'air dans un sens et remplissage de cette espace en réaction, de même sens et de force équivalente.
C'est ma modeste explication de l'aspi...

Donc première question à l'ingénieur: est-ce correct ?

Ensuite la question qui en découle vient de ce foutu limiteur à 19 000 rpm.
Si la vitesse augmente dans l'aspiration c'est parce que les roues tournent plus vite et partant que le régime moteur a augmenté(la solution du pneu qui glisse est à mon avis disons "peu probable").
Or on est à 19 000 rpm en arrivant dans l'aspiration c'est à dire au limiteur...
Alors est-ce que la force d'aspiration est assez importante pour faire monter le régime au-dessus de 19 000 rpm ou bien quoi qu'on fasse le limiteur l'interdira ???

Pour la précision, je répète qu'on parle de deux voitures strictement indentiques qui auraient exactement les mêmes rapports de boîte de vitesse et la même configuration aéro.

Le problème général de cette discution vient de ce que certains comme moi(vieille école) estiment que l'aspi est une force naturelle incontournable et qu'elle va agir quoi qu'on fasse alors que d'autres affirment que le limiteur est un mur de béton infranchissable en aucune circonstance et empêchera de dépasser 19 000 rpm donc d'aller plus vite...

Franchement j'aimerais bien savoir qui a raison.

[Tomcat]

Le problème général de cette discution vient de ce que certains comme moi(vieille école) estiment que l'aspi est une force naturelle incontournable et qu'elle va agir quoi qu'on fasse alors que d'autres affirment que le limiteur est un mur de béton infranchissable en aucune circonstance et empêchera de dépasser 19 000 rpm donc d'aller plus vite...

On peut reformuler : est-ce que à 19000 tours on va toujours à la même vitesse quelles que soient les forces d'accélération qui s'appliquent à la voiture (hors moteur) ?

[toopack66]

Oui forcément !

avec une démultiplication non variable à 19000 tr/mn tu auras toujours la même vitesse finale étant donné que la liaison est strictement mécanique ! ou alors il faut décoller

Ensuite sans être ingé , il me semble bien que l'écoulement en Aspi soit perturbé, ce qui amène d'autre soucis entre autres d'admission/combustion, sans même parler de réfroidissement qui amènera des températures de fonctionnement néfaste au développement des derniers chevaux vapeur (combustion toujours) ! le bénéfice ne sera que très momentané ...... la résistance augmentant avec le carré de la vitesse , on peu chématiser en disant qu'en aspi tu t'affranchis d'une partie de la résistance à l'air ( même si c'est beaucoup plus compliqué que celà avec leur Aéro particulier ). Mais dans des conditions relativement strictes et le gain n'est qu'en faculté d'accélération tant que le moteur reste dans une plage d'admission et températures favorables au développement des derniers tours minutes !

[Chisum]

Heu...Oui sans doute mais bon, si le moteur n'est pas limité artificiellement, l'aspiration ça existe bel et bien. Et c'est considérable car ça permet de gagner assez de vitesse pour déboîter et dépasser quelqu'un qui est sur la même voiture que soi et à fond de régime.
Ce que je cherche à savoir précisément, c'est si le limiteur de régime sera vaincu par la force d'aspiration soit en d'autres termes si la vitesse va monter au-delà de ce que permet 19 000 rpm ou si l'on préfère tout simplement si le régime va monter plus haut que 19 000 rpm.

Moi je pense que oui(même si c'est de beaucoup moins que sans limiteur, peut-être seulement 100 à 150 rpm de mieux), d'autres estiment cela rigoureusement impossible, ce qui voudrait finalement dire que la force d'aspiration n'a plus d'effet !

Or étant donné que je la considère comme une force supplémentaire, qui s'ajoute à celle du moteur donc, y a de quoi s'arracher les cheveux...

[toopack66]

bah avec un limiteur à l'allumage, tu auras du mal à aller plus loin qu'une dizaine de tours minutes, une fois les deux voitures à 19000 tr/mn les positions sont figée !
par contre si tu es à l'aspi en début de ligne droite, (tu gagnes en faculté d'accélération pour la raison simplifié que je t'ai donné plus haut ) là tu profites de l'aspi jusqu'à butter sur tes 19000 tr/mn

[Chisum]

Et si le limiteur travaille sur l'injection d'essence plutôt que sur l'allumage, selon toi on ne pourrait pas aller jusqu'à un gain de l'ordre de 100/150 tours ?
Surtout sachant que ces moteurs sont capables d'aller bien plus haut que ça...

[axelpaq]

Merci de vos r&#233]supplémentaire[/I] qui s'ajoute à celle développée par le moteur de la voiture et c'est cette force supplémentaire qui permet d'augmenter la vitesse et d'effectuer un dépassement dit "à l'aspi".
Cette force(selon moi qui ne suis pas ingénieur) est en quelque sorte un "retour de flamme" suite à la dépression provoquée par le passage de la première voiture(j'aimerais aussi obtenir une valeur précise concernant cette dépression, une valeur chiffrée pour une voiture évoluant à 300 km/h par exemple). Principe action-réaction, déplacement d'une masse d'air dans un sens et remplissage de cette espace en réaction, de même sens et de force équivalente.
C'est ma modeste explication de l'aspi...

Donc première question à l'ingénieur: est-ce correct ?

Ensuite la question qui en découle vient de ce foutu limiteur à 19 000 rpm.
Si la vitesse augmente dans l'aspiration c'est parce que les roues tournent plus vite et partant que le régime moteur a augmenté(la solution du pneu qui glisse est à mon avis disons "peu probable").
Or on est à 19 000 rpm en arrivant dans l'aspiration c'est à dire au limiteur...
Alors est-ce que la force d'aspiration est assez importante pour faire monter le régime au-dessus de 19 000 rpm ou bien quoi qu'on fasse le limiteur l'interdira ???

Pour la précision, je répète qu'on parle de deux voitures strictement indentiques qui auraient exactement les mêmes rapports de boîte de vitesse et la même configuration aéro.

Le problème général de cette discution vient de ce que certains comme moi(vieille école) estiment que l'aspi est une force naturelle incontournable et qu'elle va agir quoi qu'on fasse alors que d'autres affirment que le limiteur est un mur de béton infranchissable en aucune circonstance et empêchera de dépasser 19 000 rpm donc d'aller plus vite...

Franchement j'aimerais bien savoir qui a raison.

alors premier point: sur le limiteur de rpm à 19 000rpm.
le limiteur bride en effet le moteur pour que celui-ci ne délivre pas un couple supérieur à l'équivalent de référence pour 19 000rpm. mais ça c'est lorsqu'on parle de la puissance que les pistons peuvent fournir.
si il n'y a pas de régulation lorsque une f1 est en aspiration derrière une autre, son nombre de rpm augmene (tu peux l'entendre si tu vois le phénomène en caméra embarquée par exemple). et oui les pneus ne glissent pas ils accrochent toujours (et heureusement...) mais la voiture ne rencontre pas la même densité d'air que lorsqu'il n'y a personne devant. l'air est déjà en mouvement avec des zones de basse pressions => dépressions => aspiration. de plus lors de l'aspiration le moteur est moins sollicité et consomme moins.

second point: sur la dépression.
lorsqu'une f1 passe (pour reprendre l'exemple) elle déplace de l'air et créé un champ de turbulences. plus la F1 va vite, plus le volume d'air déplacé est grand, plus les turbulences sont importantes. ces turbulences crééent une zone de dépression derrière la voiture, appelée aspiration. ex: as-tu déjà remarqué, ton pare-brise arrière n'est pas dans le sens de la route et pourtant il est souvent sale avec de la poussière, des traces de gouttes, etc... ces poussières se déposent par aspiration aérodynamique.
si tu mets une voiture derrière, déjà en mouvement, à la même vitesse à peu près, elle bénéficiera de cette zone de dépression, l'entraînant encore plus vers l'avant. de plus cette dernière
bénéficiera d'une zone ou les frottements aérodynamiques sont moindres. inconvénient de la chose: risques de déventement.



alors après le phénomène est assez complexe (équation NL de Navier-Stokes) et comme l'a dit Ogami, tout dépend de la forme de la voiture, du profil qu'elle offre à la résistance, etc ....
par exemple si le profil de voiture est moins travaillé que les F1 et que la voiture suiveuse se rapproche avec une grande vitesse de la voiture de devant, il peut se créer une zone de surpression entre les 2 voitures qui va avantager la voiture de devant en la "poussant". Ogami parlait de Nascar c'est effectivement le cas.

de nos jours le phénomène d'aspiration est reproduit sur les voitures de série (par exemple en mettant un arrière plongeant plutôt qu'un arrière en pente douce) afin de réduite la consommation.


un lien pour visualiser les écoulements et comprendre la "tête" de la zone tourbillonnaire.
un lien pour les appendices aérodynamiques en f1.

[Chisum]

Merci de cette réponse et des liens forts intéressants.

si tu mets une voiture derri&#232]l'entraînant encore plus vers l'avant[/B].

Malgré le limiteur ?

PS: aurais-tu une idée sur l'ordre de grandeur de la pression négative derrière une voiture(F1) lancée à 300 km/h ?

[axelpaq]

[quote="Chisum"]Merci de cette r&#233] dans notre cas ça dépend des moyens que la FIA 2007 a mis à disposition pour limiter le régime moteur.
1- si la FIA a mis en place un dispositif passif empêchant le surplus d'injection lorsque tu es à régime max, alors cela ne t'empêche pas de prendre des tours dans l'aspiration
2- si la FIA impose une régulation active en boucle (bref un asservissement) régulant le débit de mélange pour ne pas dépasser les 19000rpm, alors il est impossible de dépasser les 19000rpm même en aspiration.

le truc est juste de comprendre que l'aspiration n'est pas une force extérieure qui arrive comme ça. l'aspiration est juste une diminution des force de frottement.

Extrait du règlement 2008 "5.1.3 Crankshaft rotational speed must not exceed 19,000rpm" soit "la vitesse de rotation du villebrequin ne peut pas excéder 19000rpm". ce qui confirmerait le point 2.

[axelpaq]

[quote="Chisum"]PS: aurais-tu une id&#233] je n'ais pas d'ordre de grandeur de la dépression. mais lors d'une interview de jean Todt lors des essais hivernaux, il m'a semblé comprendre que sans régulations (donc les rpm peuvent augmenter sous aspiration) un régime de 19000rpm SANS aspiration équivault à un régime de 17000-17500rpm AVEC aspiration. maintenant je te dis ça de souvenirs et je n'ai pas trouvé de texte là-dessus.
on connaissait les 19000rpm de la voiture et il disait un truc du genre "la consommation est devenue très importante pour nous. nous avons tout à gagner à dépasser dans l'aspiration car cela nous permet d'économiser 2000 à 2500 tours [sous-entendu tours/minute]...." retranscription à la louche....

[Chisum]

Merci Axelpaq.
Pour la façon de limiter, attention car le règlement 2007 n'est pas celui de 2008 et je ne sais pas du tout comment la FIA a défini le limiteur 2007, ni même comment elle vérifie et pire, je ne sais pas si elle laisse une "tolérance"...
Il se pourrait donc que ce soit un système type 1(passif donc) et dans ce cas tu es formel qu'il est possible de dépasser les 19 000 ?

Pour ceci: "le truc est juste de comprendre que l'aspiration n'est pas une force extérieure qui arrive comme ça. l'aspiration est juste une diminution des force de frottement."

Je suis interloqué car cela contedit ce que tu dis plus haut à savoir que c'est une force supplémentaire...

En tout cas encore merci de tes interventions.

[axelpaq]

[quote="Chisum"]Merci Axelpaq.
Pour la fa&#231] si il s'agit uniquement d'empêcher le surplus d'injection alors oui je suis sûr de moi tu peux dépasser le limiteur. maintenant tout le monde peut se tromper et y'a peut-être qq chose que je n'ai pas compris.

[quote="Chisum"] Je suis interloqu&#233] c'est ogami qui parle de force supplémentaire .
quand à moi je ne sais pas trop. en effet j'ai dit
[quote="Axelpaq"]le truc est juste de comprendre que l'aspiration n'est pas une force ext&#233] mais en même temps je modère ce que j'ai dis. j'avoue avoir un peu de mal à être catégorique là-dessus, en effet:

SI on admet que l'aspiration est une force, alors règlement ou pas règlement, il est IMPOSSIBLE de limiter les rpm (en aspiration) et ce quelque soit le système (faudrait un limiteur mécanique mais sévèremment burné le limiteur parce que mettre un frein moteur comme ça à 19000rpm......).
SI on admet que l'aspiration n'est pas une force mais une diminution des force de frottements (entre autre), alors il est tout à fait possible de le faire (cas 2 de mon post précédent).

vu que le volume d'air ne bouge pas entre les 2 voitures, que le profil des F1 fait que l'écoulement en mouvement est turbulent dans le sillage, créant (indéniablement) une dépression, alors je dirais que l'aspiration n'est pas une force (à condition de ne pas considérer l'aspiration comme la portance par exemple où là il y a bien une force....) mais des phénomènes aérodynamiques avantageux pour la voiture suiveuse.

[MagicJedje]

le truc est juste de comprendre que l'aspiration n'est pas une force extérieure qui arrive comme ça. l'aspiration est juste une diminution des force de frottement.

Pour ma part je vois les chose comme ça :
La première voiture crée une dépression derrière elle. Dépression qui se comble progressivement au bout d'un certain temps. Est-ce qu'on peut considérer que ce temps est assez cour pour que la pression qui est entre les 2 voitures est plus faible que celle derrière la 2ème voiture, s'en suit différence de pression donc une force supplémentaires qui pousserait la 2ème voiture en avant.
Je pense que ce que je viens de dire est vrai mais que l'effet est peut-être négligeable suivant les ordres de grandeurs.

[TooCool_12f]

non, faux.. désolé..

à 19000trs/min on irait à la même vitesse s'il y avait pas de frottements. amis comme les pneus n'ont pas une liaison au sol parfaite, si la résistance de l'air diminue pour raison x ou y (vent arrière, aspiration, etc..) tes pneus moteurs glissent moins et tu gagnes quelques km/h (pas grand chose, mais quand même )

oups, j'ai sauté une page. mon pesasge répondait à celui sur la vitesse max de la fiun de la première page du topic.. désolé )

[ogami musashi]

[quote="MagicJedje"]Pour ma part je vois les chose comme &#231]

Non c'est pas correct a mon avis, car pour etre vrai il faudrait que la deuxieme voiture soit toujours a cheval entre une pression plus faible et un pression plus forte (comme la pression atmospherique) ce qui n'est pas le cas a des distance tres courtes, la voiture qui suit est simplement dans une zone de pressions faibles (si on prend un cas simpliste) que ce soit a l'avant ou a l'arriere.


La reduction de trainée me semble etre la cause majeure et eventuellement une recirculation pourrait pourquoi pas pousser la voiture mais je pense que c'est la reduction de trainée qui est la manifestation majeure.

[Chisum]

Pas si simple hein ?


PS; pour les pneus qui glisseraient...je vois vraiment pas comment ça pourrait être possible. Ils pourraient éventuemment glisser sur la jante d'un millimètre voire 2, mais après ce serait l'arrachement de la soupape de gonflage...
Sans dire que, à mon avis, si le pneu glisse sur la jante...il ne fait plus avancer la voiture.
Par contre y a bien réduction de la force qui les plaque au sol(réduction des appuis par diminution de l'air mais gravité inchangée évidement), une réduction de frottements quoi.

[MagicJedje]

Non c'est pas correct a mon avis, car pour etre vrai il faudrait que la deuxieme voiture soit toujours a cheval entre une pression plus faible et un pression plus forte (comme la pression atmospherique) ce qui n'est pas le cas a des distance tres courtes, la voiture qui suit est simplement dans une zone de pressions faibles (si on prend un cas simpliste) que ce soit a l'avant ou a l'arriere.


La reduction de trainée me semble etre la cause majeure et eventuellement une recirculation pourrait pourquoi pas pousser la voiture mais je pense que c'est la reduction de trainée qui est la manifestation majeure.

Oui, en plus je me suis rendu compte que j'avais oublié quelquechose, la deuxième voiture crée elle aussi une zone de depression derrière elle. Donc effectivement, le phénomène d'aspiration n'est qu'une diminution de la trainée dûe à une plus faible pression.

[Bensky]

Cher Chisum, les pneus glissent sur la piste, aussi bien en transversal (dans les virages) qu'en longitudinal. En fonction de la pression qui est exercé dessus (et dedans), le glissement est modifié.

Comme lors d'une aspiration la charge aéro est modifiée, le glissement aussi, et pour un même régime moteur la voiture va plus vite, ce que confirme Toocool deux ou trois post plus haut.

C'est assez difficile à imaginer, je le conçoit, mais c'est comme ça.

Essaye avec ton doigt, plus tu appuie sur une table, plus il te faut de ''force'' (ie de la puissance) pour le déplacer sur une distance, à vitesse constante. Comme la puissance d'une voiture est équivalente à un régime moteur (pour des conditions extérieures invariantes j'entends), tu vas moins vite si il y a plus de résistance.

A cela bien sur s'ajoute les frottements d'air sur la coque qui ne sont pas négligeables.