Comment les appuis aident-ils une voiture de course NASCAR?

Richard Petty a conduit cette Plymouth Superbird dans la Daytona 500 1970. L'immense aile arrière et l'extrémité avant pointue du Superbird lui ont donné un avantage aérodynamique considérable. RacingOne / -Getty Images

-Si vous voulez vraiment en savoir plus sur les appuis dans les courses NASCAR - et nous le devinons depuis que vous lisez cet article,

vous faites - un endroit logique pour se tourner serait de NASCAR lui-même.

En fait, NASCAR a rassemblé un glossaire assez pratique des termes courants de course, dont un pour l'appui. Il stipule essentiellement que la pression de l'air se déplaçant sur les différentes surfaces d'une voiture de course crée une «force d'appui» ou un poids accru. Et tandis que la force d'appui augmente l'adhérence des pneus et la vitesse de virage, il y a un compromis important - une plus grande force d'appui augmente également la traînée, ce qui réduit les vitesses en ligne droite [source: NASCAR.com].

-Dans le passé, les équipes NASCAR étaient capables de faire fonctionner des véhicules extrêmement différents. En réalité; chaque fabricant participant avait sa propre apparence quelque peu unique et reconnaissable. Ces dernières années, cependant, NASCAR a tenté d'équilibrer le terrain de jeu en normalisant la forme du corps que les équipes de course sont autorisées à apporter à la compétition. En conséquence, la carrosserie de chaque voiture de course NASCAR Sprint Cup est identique quel que soit le fabricant - à l'exception de la peinture, bien sûr.

La voiture de demain de NASCAR est la conception actuelle utilisée exclusivement dans les courses NASCAR Sprint Cup. La conception augmente la sécurité du conducteur car les voitures vont de plus en plus vite chaque année. Mais à mesure que les vitesses augmentent, pour des raisons de sécurité, la force d'appui doit également augmenter. L'appui supplémentaire augmente la traînée, ce qui ralentit la voiture.

-Cela ressemble-t-il à une bataille interminable de physique? Et bien ça l'est. Nous allons donc jeter un coup d'œil à ces forces, en ce qui concerne une voiture de course NASCAR, à la page suivante.

En NASCAR, les courses nez à queue ne laissent aucune place à l'erreur de la part des pilotes. Chris Graythen / Getty Images

-De la même manière que la géométrie et le billard sont étroitement liés, il y a beaucoup de physique impliquée dans les courses NASCAR - ou toute forme de course automobile, en fait. Si vous voulez un moyen facile de vous souvenir de quelques-uns des facteurs clés de NASCAR, rappelez-vous simplement les trois D: appui, glisser et dessin.

L'appui est créé par l'air se déplaçant sur le dessus de la voiture et la poussant vers la surface de la piste. L'appui augmente la traînée. La traînée est la force de résistance que le véhicule subit en raison de la poussée de l'air contre lui et du poids supplémentaire que crée la force d'appui. Les conducteurs peuvent réduire la quantité de traînée qu'ils éprouvent sur la piste de course en rédigeant. Le dessin est lorsque le conducteur B rentre le nez de sa voiture presque sous le pare-chocs arrière de la voiture du conducteur A pour améliorer la circulation de l'air sur les deux voitures. Parfois, vous entendrez cette manœuvre appelée «courir nez à queue».

Quand il s'agit de coller les pneus à la piste dans les virages, l'appui est certainement le plus important des trois D. Mais l'appui n'est pas aussi important sur les longs tronçons rectilignes de chaussée qui suivent immédiatement les virages. C'est là que les conducteurs veulent un peu moins d'appuis et, par conséquent, un peu moins de traînée. C'est un équilibre délicat, vraiment. Une absence - ou même une réduction significative - de la force d'appui peut faire décoller la voiture de la surface de la piste, un peu comme un avion qui décolle. Alors, comment la conception d'un NASCAR empêche-t-elle que cela se produise??

Le pare-chocs avant d'une voiture de course NASCAR est très bas et également large. C'est vraiment plus un barrage d'air qu'un pare-chocs. Il dirige l'air en mouvement sur le dessus de la voiture plutôt qu'en dessous. Cela crée une zone de basse pression sous la voiture et une zone de haute pression sur le dessus de la voiture. C'est ce qu'on appelle la portance négative, et c'est exactement le contraire du fonctionnement d'un avion. Là où l'air pousse sur une aile d'avion, il pousse vers le bas sur une voiture de course.

L'idée est de faire circuler la majeure partie de l'air sur le toit de la voiture pour maximiser la force d'appui. C'est là que le bouclier avant entre en jeu. Le nez de la voiture est aussi bas que possible et les ailes avant sont évasées pour pousser l'air vers le haut et au-dessus de la voiture.

Le problème, comme vous l'avez peut-être déjà compris, est que ce nez bas avec des ailes évasées présente une grande surface avant pour pousser dans les airs. Comme vous pouvez l'imaginer, cela crée beaucoup de traînée. Si vous voulez une démonstration de première main de ce qu'est la traînée, la prochaine fois que vous êtes sur l'autoroute, essayez de sortir votre main de la vitre de la voiture avec la paume vers l'avant. C'est ce à quoi ressemble la traînée. Ensuite, inclinez votre main à 90 degrés pour que votre paume soit face à la route. Vous sentirez la différence immédiatement. Avec moins de surface face au vent, l'air peut glisser autour de votre main, ce qui lui permet de traverser l'air beaucoup plus facilement. Vous pouvez également faire varier l'angle de votre main pour provoquer un soulèvement (faisant monter votre main) ou une force d'appui (faisant plonger votre main). Donc, la traînée est assez facile pour affiner avec votre main, mais qu'en est-il du réglage fin d'une voiture de course entière? Surtout celui qui se déplace à des vitesses égales ou proches de 200 mph (322 km / h) sur différentes surfaces de piste et dans des conditions météorologiques variables.

-Équilibrer l'appui et la traînée dans les limites de la carrosserie sanctionnée par NASCAR est une astuce que les équipes doivent simplement gérer de la meilleure façon possible. Une des façons dont les équipes tirent le meilleur parti de ces forces en piste est d'intégrer le troisième D dans le mélange - la rédaction. Ensuite, nous examinerons de plus près la rédaction.

Il est facile de voir à quel point le séparateur est bas sur la voiture n ° 48 de Jimmie Johnson - le bord inférieur est vert néon. Harry How / -Getty Images

-Les conducteurs disent toujours qu'ils veulent plus d'appui dans les virages. Ce que cela signifie vraiment, c'est qu'ils veulent une adhérence maximale dans les virages et une traînée minimale dans les lignes droites. C'est difficile à faire - surtout lorsque les équipes d'ajustement sont autorisées à faire du corps de la NASCAR Sprint Cup sont si mineures.

Cependant, les équipes peuvent effectuer quelques ajustements de réglage précis, comme le réglage de l'angle du becquet arrière. Plus l'angle de l'aile arrière est raide, plus il peut ajouter de la force d'appui à l'arrière de la voiture. C'est ce qui maintient les pneus arrière fermement plantés sur le trottoir. À l'extrémité avant, une pièce appelée «séparateur» joue un rôle similaire pour maintenir les roues avant collées au sol. Le séparateur est le composant que vous voyez au bord d'attaque d'une voiture de course NASCAR. Il s'étend sur toute la largeur de la voiture, est réglable et semble souvent assez bas pour gratter la surface de la piste.

Il y a des moments où les équipes choisissent d'opter pour autant d'appuis que possible. Par exemple, sur des parcours routiers avec beaucoup de virages et très peu de longues sections droites de piste. En apportant de légères modifications à l'aileron arrière et au séparateur avant, l'appui d'appui peut être maximisé, augmentant l'adhérence de la voiture dans les virages.

-Mais la majorité des courses du calendrier NASCAR sont sur des pistes ovales à grande vitesse. Donc, nous revenons à notre question de savoir comment équilibrer l'appui et la traînée. La rédaction peut aider. Le dessin sur la piste permet au véhicule qui suit la voiture de tête de réduire sa traînée. L'air circulant au-dessus de la voiture avant passe également au-dessus du pare-brise et du toit de la deuxième voiture. C'est génial pour la deuxième voiture et pour toute voiture qui se trouve derrière elle, mais qu'est-ce que la voiture de tête tire de tout cela? La voiture de tête dans une paire de drafting tire également quelque chose de la manœuvre. La deuxième voiture réduit la traînée de pression de la voiture avant. Vous pouvez considérer la traînée de pression comme un sillage de basse pression laissé par la voiture alors qu'elle accélère le long de la piste. Cependant, ce type de sillage tire le véhicule vers l'arrière. En éliminant la traînée de pression sur la voiture de tête, les deux voitures de dessin peuvent gagner jusqu'à 5 mi / h (8 km / h) sur une voiture effectuant des tours en solo [source: Schirber].

-Une fois que les petits ajustements pour juste la bonne quantité d'appui ont été faits, le pilote a une bonne idée de la voiture de course (et de la piste) et peut-être même pratiqué ses compétences en dessin, il n'y a vraiment qu'une seule façon de profiter pleinement de l'aérodynamisme. pendant la course: ne vous écrasez pas. C'est un conseil logique, non? Lorsque chaque équipe de la NASCAR Sprint Cup a apporté le plus petit ajustement à l'aérodynamique du véhicule dans le but d'obtenir un avantage de quelques centièmes de seconde par tour, quelque chose d'aussi petit qu'un coin avant froissé peut mettre fin à leurs espoirs de victoire sur Ce jour là.

Trop d'avantage

À la fin des années 1960 et au début des années 1970, avant la standardisation du corps dans la série NASCAR, le Plymouth Superbird a maximisé l'appui et minimisé la traînée en utilisant un long nez pointu et une aile presque comiquement massive à l'arrière. L'avantage aérodynamique de la conception Superbird s'est avéré précieux à mesure que les vitesses sur piste augmentaient. Cependant, les responsables de NASCAR ont rapidement imposé de lourdes restrictions à ces voitures, ce qui a rapidement conduit à leur disparition dans le sport et en production. Le Superbird avait une apparence si étrange que les concessionnaires de Plymouth ne pouvaient trouver personne pour les acheter, alors ils s'assoyaient souvent sur des lots de voitures - non désirés. Aujourd'hui, les Plymouth Superbirds originaux sont considérés comme hautement collectionnables - avec des étiquettes de prix élevées pour correspondre!

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Sources

• ESPN.com. «Appui». 23 juillet 2008. (8 décembre 2008) http://sports.espn.go.com/rpm/nascar/icons/news/story?id=3430034
• Le garage de Jim. «Aérodynamique, appuis, effets au sol». 18 août 2007. (8 décembre 2008) http://jimsgarage.wordpress.com/2007/08/18/aerodynamics-downforce-ground-effects/
• NASCAR.com. «Glossaire NASCAR». (8 décembre 2008) http://www.nascar.com/kyn/101/glossary/index_all.html
• Schirber, Michael. «Le Daytona 500: voler sans quitter le sol». Science en direct. 15 février 2007. (8 décembre 2008) http://www.livescience.com/technology/070215_nascar_aero.html
• Yager, Bryan. "Aérodynamique dans les courses automobiles." NASA. 27 août 2001. (8 décembre 2008) http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Racecar/aerodynamics.htm

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