Comment fonctionnent les voitures de course NASCAR

La voiture n ° 22 sponsorisée par Caterpillar. Voir plus de photos NASCAR. Photo gracieuseté de Caterpillar

Au début, les courses de stock-cars étaient exactement ce à quoi cela ressemblait. Les conducteurs ont en fait acheté des voitures neuves à des concessionnaires et sont partis en course. le Association nationale des courses automobiles de stock car (NASCAR), organisé en 1947, a créé un ensemble normalisé de règles pour les courses de stock-car et a établi un système de sélection d'un champion national basé sur ses performances lors de courses à travers le pays..

Les courses originales se sont déroulées sur des pistes en terre battues et cahoteuses. Les voitures non modifiées n'étaient pas assez résistantes pour ce type d'abus, donc NASCAR a commencé à autoriser des modifications aux voitures de série pour augmenter leur durabilité. Au fil des ans, de plus en plus de modifications ont été apportées, parfois pour augmenter la sécurité (voir Comment fonctionne la sécurité NASCAR pour plus de détails) et parfois pour améliorer la concurrence. NASCAR contrôle strictement toutes ces modifications, qui sont décrites en détail dans le livre de règles NASCAR. Les voitures sont vérifiées pour le respect de ces règles à chaque course.

Aujourd'hui, les voitures de course NASCAR ont très peu de choses en commun avec les voitures de rue. Presque tous les détails d'une voiture NASCAR sont faits à la main. Les corps sont construits en tôle plate, les moteurs sont assemblés à partir d'un bloc nu et le cadre est construit en tube d'acier.

Dans cet article, nous verrons comment ces voitures de course sont fabriquées, en commençant par un composant essentiel à la sécurité des pilotes et qui constitue la base de tout ce qui se trouve sur la voiture: le cadre.

Remerciement spécial à chenille^® et Bill Davis Racing Le cadre d'une voiture de course NASCAR avant l'installation du corps

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Pour explorer comment les voitures de course NASCAR sont construites, nous avons visité Bill Davis Racing à High Point, Caroline du Nord..

Cet atelier achète ses cadres préfabriqués chez un fournisseur de cadres. Le cadre se compose d'une structure en tube d'acier rond et carré d'épaisseur variable. La majeure partie de la structure entoure le conducteur. Cette partie du cadre - le arceau -- est fait du tube le plus épais et est conçu pour rester ensemble, protégeant le conducteur pendant tout type d'accident (voir Comment fonctionne la sécurité NASCAR pour plus de détails).

Les sections avant et arrière du cadre, appelées le clip avant et le clip arrière, sont construits à partir de tubes d'acier plus minces afin qu'ils s'écrasent lorsque la voiture heurte une autre voiture ou un mur. En plus d'être pliable, le clip avant est conçu pour pousser le moteur hors du bas de la voiture - plutôt que dans le compartiment du conducteur - lors d'un accident.

Lorsque le cadre entre dans la boutique, le pare-feu (le panneau métallique séparant le compartiment moteur du compartiment conducteur) et panneaux de plancher sont soudés, ainsi que divers supports de montage pour des éléments tels que le moteur, la suspension, le siège, la pile à combustible et la carrosserie.

La prochaine étape consiste à construire le corps et à l'installer sur le cadre. Ce processus est incroyable - presque chaque partie du corps est fabriquée à la main à partir de tôle plate.

Certains des 30 modèles utilisés pour spécifier la forme du corps

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Le processus de fabrication de la carrosserie d'une voiture de course NASCAR demande énormément de travail. Il faut 10 jours ouvrables à l'atelier pour fabriquer et installer le bo-dy pour une seule de ces voitures.

La forme de la voiture est principalement déterminée par les règles de NASCAR. Ces règles sont encapsulées dans un ensemble de 30 modèles, chacun formé pour s'adapter à un contour différent de la voiture. Par exemple, le plus grand gabarit s'adapte au centre de la voiture de l'avant vers l'arrière. Lorsque le gabarit est posé sur la voiture, l'écart entre le gabarit et la voiture ne peut pas dépasser la tolérance spécifiée. Chaque modèle est marqué sur son bord par une ligne colorée. Si la ligne est rouge, alors l'écart doit être inférieur à 0,07 pouce (0,18 cm). Si la ligne est bleue, l'écart doit être inférieur à 0,25 pouce (0,64 cm). Si la ligne est verte, l'écart doit être inférieur à 0,5 pouce (1,27 cm).

Les modèles laissent en fait une petite marge de manœuvre dans la conception de la voiture. Parce que 30 modèles ne sont pas suffisants pour couvrir chaque pouce du corps, certaines zones entre les emplacements des modèles ne sont pas strictement contrôlées par NASCAR.

La construction de l'une de ces voitures n'a rien de commun avec la fabrication d'un tramway. À l'exception du toit, du capot et du couvercle du pont (qui sont fournis par Dodge), tous les panneaux de carrosserie sont fabriqués en taillant puis en roulant à la main une tôle plate entre les rouleaux d'un Roue anglaise, qui plie et courbe lentement le métal jusqu'à ce que le contour corresponde aux modèles et s'adapte à la voiture.

Une roue anglaise est utilisée pour façonner la tôle plate en panneaux de carrosserie incurvés.

Une fois les pièces façonnées, elles sont soudées à la voiture et les unes aux autres, en utilisant les modèles pour vérifier leur emplacement. Les coutures entre les pièces sont soudées puis meulées de sorte que lorsque la voiture est terminée, il s'agit d'une pièce lisse et sans couture. Les portes ne s'ouvrent même pas.

Une carrosserie presque prête à être peinte

Une fois la carrosserie installée et polie, la voiture est apprêtée et peinte. Tous les décalcomanies sont installées, y compris les décalcomanies de phares (les voitures NASCAR n'ont pas de phares), ce qui aide à faire en sorte que la voiture de course ressemble plus à une voiture de rue.

Toutes les voitures ne sont pas construites selon les mêmes spécifications. Certaines voitures sont dédiées voitures courte piste, et d'autres sont dédiés voitures super-speedway. Il existe des différences majeures entre les deux types.

Le toit

Le toit d'une voiture de course NASCAR a un dispositif de sécurité pour empêcher la voiture de basculer. Si la voiture entre en vrille, les volets du toit se déploient. Ces volets modifient la forme de la voiture et éliminent tout soulèvement généré. Voir Comment fonctionne la sécurité NASCAR pour plus de détails.

Voiture courte piste

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Les équipes NASCAR construisent deux types de voitures. Ils construisent des voitures pour les pistes courtes, comme Bristol Motor Speedway dans le Tennessee, où les vitesses de pointe sont plus basses et les virages plus serrés. Ils construisent également des voitures pour les super-speedways, comme Talladega en Alabama, où les vitesses de pointe sont plus élevées mais la puissance du moteur est limitée..

Voitures sur courte piste

L'objectif de la conception d'une voiture courte piste est de créer autant appui que possible. L'appui est une force aérodynamique qui tend à appuyer fermement les voitures contre le sol, permettant aux pneus d'adhérer à la piste avec plus de force. Cela permet aux voitures de contourner les virages les plus serrés le plus rapidement possible. La force d'appui entraîne une augmentation de la traînée, mais sur les pistes courtes, la réduction de la traînée n'est pas si importante car les moteurs sont capables de produire leur pleine puissance (ils ne sont pas limités par des plaques de restriction) et les vitesses sont généralement inférieures.

Des tests approfondis sont effectués dans une soufflerie pour optimiser la conception du corps pour une force d'appui maximale. La carrosserie est montée le plus en arrière possible sur le cadre - environ 5 pouces (12,7 cm) en arrière de l'emplacement du corps sur une voiture super-speedway. Cela aide la voiture à créer une force d'appui supplémentaire.

Les ailes avant des voitures à courte piste sont beaucoup plus prononcées et incurvées, ce qui contribue également à produire une force d'appui.

Étant donné que les vitesses sont plus faibles sur les pistes courtes, il peut être difficile de fournir un volume adéquat d'air de refroidissement au moteur et aux freins, d'autant plus que les moteurs et les freins génèrent plus de chaleur pendant les courses sur courte piste. L'ouverture de la grille à l'avant d'une voiture à courte piste est plus grande que sur une voiture à grande vitesse, et des évents supplémentaires conduisent l'air directement sur les freins.

Voiture super-speedway

Voitures à grande vitesse

Sur les super-speedways, la piste est beaucoup plus longue et plus droite et l'inclinaison est élevée, ce qui permet aux voitures de maintenir une vitesse élevée tout autour de la piste. L'objectif de la construction d'une voiture pour les pistes de super-speedway est de réduire autant que possible la traînée. Ces pistes nécessitent l'utilisation de plaques de restriction qui réduisent la puissance du moteur d'environ 750 chevaux (ch) à 450 ch.

Étant donné que le moteur ne produit pas sa pleine puissance, il est essentiel d'utiliser au mieux la puissance disponible en réduisant la traînée. La carrosserie d'une voiture super-speedway est montée vers l'avant sur le cadre pour réduire la traînée. Les côtés et les ailes sont moins profilés, et l'ouverture de la grille est soigneusement testée dans une soufflerie pour trouver l'ouverture la plus petite qui fournira le flux d'air de refroidissement nécessaire.

Cet appareil est placé derrière la grille pendant les essais en soufflerie pour déterminer la vitesse de l'air entrant dans le compartiment moteur.

Aux vitesses plus élevées d'une piste à super-speedway, il y a suffisamment de flux d'air pour refroidir les freins, et une ouverture de grille beaucoup plus petite peut fournir un refroidissement adéquat pour le moteur.

Un moteur Dodge NASCAR lors de l'assemblage dans l'atelier du moteur à Bill Davis Racing

Le moteur de la voiture de course NASCAR est probablement l'élément le plus crucial. Il doit produire d'énormes quantités d'énergie pendant des heures, sans aucune panne.

Vous pourriez penser que ces moteurs NASCAR n'ont rien de commun avec le moteur de votre voiture. Ce que nous avons appris est un peu surprenant: ces moteurs partagent en fait de nombreuses caractéristiques avec les moteurs de voitures de rue.

Dodge fournit le bloc moteur et la culasse des moteurs utilisés par Bill Davis Racing. Ils sont basés sur un moteur V-8 de 340 pouces cubes (5,57 litres) qui a été produit dans les années 1960.

Les blocs moteurs et les têtes ne sont pas fabriqués à partir de l'outillage d'origine. Ce sont des blocs moteurs de course sur mesure, mais ils ont certains points communs avec les moteurs d'origine. Ils ont les mêmes axes médians d'alésage de cylindre, le même nombre de cylindres et ils commencent à la même taille (ils deviennent un peu plus gros pendant le processus de construction). Comme les moteurs d'origine des années 1960, les soupapes sont entraînées par des tiges de poussée (voir cette page pour plus d'informations sur les différents types d'agencements de soupapes).

Les moteurs des voitures de course NASCAR d'aujourd'hui produisent plus de 750 chevaux, et ils le font sans turbocompresseurs, suralimentateurs ou composants particulièrement exotiques. Comment font-ils tout ce pouvoir?

Voici quelques-uns des facteurs:

• Le moteur est gros - 358 pouces cubes (5,87 L). Peu de voitures de rue ont des moteurs aussi gros, et celles qui génèrent généralement bien plus de 300 ch.
• Les moteurs NASCAR ont des profils de came extrêmement radicaux qui ouvrent les soupapes d'admission beaucoup plus tôt et les maintiennent ouvertes plus longtemps que dans les moteurs de tramway. Cela permet à plus d'air d'être emballé dans les cylindres, en particulier à des vitesses élevées (voir Comment fonctionnent les arbres à cames pour plus de détails).
• L'admission et l'échappement sont réglés et testés pour fournir un coup de pouce à certains régimes moteur. Ils sont également conçus pour avoir des faible restriction -- c'est-à-dire pour fournir une faible résistance aux gaz s'écoulant dans le tuyau. Il n'y a pas de silencieux ni de convertisseurs catalytiques pour ralentir l'échappement, non plus.
• Ils ont des carburateurs qui peuvent laisser entrer d'énormes volumes d'air et de carburant - il n'y a pas d'injecteurs de carburant sur ces moteurs.
• Ils ont des systèmes d'allumage programmables à haute intensité qui permettent de personnaliser le calage de l'allumage pour fournir le plus de puissance possible..
• Tous les sous-systèmes, comme les pompes de liquide de refroidissement, les pompes à huile, les pompes de direction et les alternateurs, sont conçus pour fonctionner à des vitesses et des températures élevées soutenues.

Lorsque ces moteurs sont usinés et assemblés, très serrés tolérances sont utilisés (les pièces sont fabriquées avec plus de précision) pour que tout s'adapte parfaitement. Lorsqu'un moteur (ou toute pièce, d'ailleurs) est conçu, les dimensions prévues de la pièce sont données avec l'erreur admissible dans ces dimensions. Réduire l'erreur admissible - resserrer les tolérances - aide le moteur à atteindre sa puissance potentielle maximale et contribue également à réduire l'usure. Si les pièces sont trop grandes ou trop petites, la puissance peut être perdue en raison d'un frottement supplémentaire ou d'une fuite de pression à travers des espaces plus grands que nécessaire.

Plusieurs tests et inspections sont effectués sur le moteur après son assemblage:

1. Il est exécuté sur le dynamomètre (qui mesure la puissance du moteur) pendant 30 minutes pour le roder. Le moteur est ensuite inspecté. Les filtres sont vérifiés pour les copeaux de métal en excès pour s'assurer qu'aucune usure anormale n'a eu lieu.
2. S'il réussit ce test, il remonte sur le dynamomètre pendant encore deux heures. Au cours de ce test, le calage de l'allumage est réglé pour maximiser la puissance et le moteur passe à travers différentes plages de vitesse et de puissance.
3. Après ce test, le moteur est soigneusement inspecté. Le train de soupapes est tiré et l'arbre à cames et les poussoirs de soupapes sont inspectés. L'intérieur des cylindres est examiné pour une usure anormale. Les cylindres sont pressurisés et le taux de fuite est mesuré pour voir dans quelle mesure les pistons et les joints maintiennent la pression. Toutes les lignes et tuyaux sont vérifiés.

Ce n'est qu'après que tous ces tests et inspections sont terminés que le moteur est prêt pour les courses. Assurer la fiabilité du moteur est essentiel - presque toute panne de moteur pendant une course élimine les chances de gagner.

Goodyear fournit les pneus pour les voitures NASCAR Winston Cup. Photo gracieuseté de Goodyear

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Les pneus sont un autre élément essentiel de la voiture de course. Une éruption à grande vitesse peut être extrêmement dangereuse.

Comme les pneus de votre voiture, les pneus NASCAR sont des pneus radiaux, mais c'est à peu près la seule similitude. Les pneus d'une voiture de course NASCAR ont des exigences très particulières. Ils doivent rester stables à des températures et des vitesses très élevées, fournir une traction incroyable et être changés très rapidement.

De l'azote au lieu de l'air

La plupart des équipes enlèvent l'air des pneus et le remplacent par de l'azote. L'azote comprimé contient moins d'humidité que l'air comprimé. Lorsque le pneu chauffe, l'humidité dans le pneu se vaporise et se dilate, ce qui fait augmenter la pression à l'intérieur du pneu. Même de petits changements de pression des pneus peuvent affecter sensiblement la tenue de route de la voiture. En utilisant de l'azote au lieu de l'air, les équipes ont plus de contrôle sur l'augmentation de la pression lorsque les pneus chauffent.

Pneus intérieurs et extérieurs

Sur les pistes de plus de 1,6 km de long, où les vitesses sont plus rapides, les règles de NASCAR exigent que les pneus contiennent un doublure intérieure. Il s'agit essentiellement d'un deuxième pneu monté à l'intérieur du premier pneu. Il se monte sur la jante et dispose de sa propre alimentation en air séparée. Si le pneu extérieur souffle, le pneu intérieur est toujours intact, ce qui permet au conducteur d'amener la voiture à un arrêt contrôlé.

Différents composés pour différentes pistes

NASCAR réglemente quels composés de pneus sont utilisés sur chaque piste. Le composé du pneu est le matériau à partir duquel le pneu est fabriqué - un composé plus souple peut fournir plus d'adhérence mais s'use plus rapidement, tandis qu'un composé plus dur durera plus longtemps. Chaque chenille provoque une usure différente des pneus, et les pneus intérieurs s'usent différemment des pneus extérieurs. La surface de la piste, le nombre de virages, l'étanchéité des virages et le type d'inclinaison sont tous des facteurs qui déterminent l'usure d'un pneu. Étant donné que les pneus sont si essentiels pour la sécurité, NASCAR et Goodyear ont déterminé les meilleurs composés pour les pneus intérieurs et extérieurs pour chaque piste, et ce sont les composés de pneus que les équipes doivent utiliser..

Conception sans marche

Les pneus NASCAR ont l'air complètement chauves, mais ce n'est pas parce qu'ils sont usés. C'est par conception. Sur piste sèche, les pneus peuvent générer plus de traction si une plus grande partie de leur caoutchouc collant est en contact avec le sol. Mettre un dessin de bande de roulement sur le pneu aide par temps pluvieux, mais par temps sec, il est préférable que tout le pneu touche le sol. C'est pourquoi les courses de NASCAR s'arrêtent chaque fois que la piste est mouillée.

Changement rapide

Comment peuvent-ils monter et enlever les pneus si vite?

Vous avez peut-être déjà vu un arrêt au stand NASCAR. En 12 à 14 secondes, sept personnes parviennent à faire le plein de la voiture et à changer les quatre pneus. Cela nécessite une incroyable coordination œil-main, mais les équipes utilisent quelques astuces pour rendre les choses un peu plus faciles. Lorsque le nouveau pneu est placé sur la voiture, les cinq écrous de roue sont déjà fixés à la roue par un adhésif. Les goujons sont longs et n'ont pas de filetage pendant les trois premiers quarts de pouce. Cela garantit que les écrous de roue ne se transforment pas, ce qui facilite le positionnement du pneu.

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