L’avènement des ailes aérodynamiques dans le sport automobile a été l’un des changements les plus spectaculaires du milieu du XXe siècle. Tout à coup, il était possible de générer plus d’adhérence à la vitesse en dehors de la modification des configurations de suspension et du montage de pneus plus adhérents. Cependant, ce n’était que le début et les ingénieurs ont commencé à chercher des moyens plus avancés de générer des appuis sans la pénalité de traînée encourue par l’installation d’ailes sur une voiture de course.

Peut-être que l’expression ultime de cela était la voiture de fan. Mécaniquement complexe et sans doute dangereuse, la technologie offrait une énorme force d’appui avec une traînée minimale. Cependant, le temps passé par la voiture des fans sous les projecteurs a été extrêmement bref, malgré la promesse inhérente à l’idée. Jetons un coup d’œil à la théorie de base derrière la voiture de fan, comment ils fonctionnaient dans la pratique et pourquoi nous ne les voyons pas sur les pistes de course aujourd’hui.

La théorie

L’équation du frottement dynamique indique que la force de frottement générée, ou adhérence dans notre cas, est égale au coefficient de frottement dynamique, déterminé par les matériaux impliqués, et la force normale. Pour un objet ordinaire, il s’agit simplement du poids de l’objet multiplié par l’accélération gravitationnelle, mais une voiture de ventilateur ajoute également de la force d’appui, augmentant massivement l’adhérence disponible.

La théorie derrière la voiture de ventilateur est similaire à celle de la voiture à effet de sol, en ce qu’elle implique la génération d’une région de basse pression sous la voiture, ce qui fait que la pression atmosphérique plus élevée au-dessus enfonce la voiture dans la route. Cela augmente la force normale entre les pneus et la surface de la route, augmentant ainsi l’adhérence disponible. Cependant, contrairement à la voiture à effet de sol, qui repose sur la vitesse avant de la voiture pour générer la région de basse pression, les voitures de ventilateur le font activement avec, comme vous pouvez vous y attendre, un ventilateur géant.

En installant un ventilateur à l’arrière du véhicule avec les conduits appropriés, il peut aspirer l’air sous la voiture, créant la région de basse pression souhaitée en dessous, et donc, une force d’appui. En pratique, pour tirer le meilleur parti de l’effet, la zone sous la voiture doit être scellée au sol, comme un aéroglisseur inversé. Cela limite la quantité d’air extérieur qui peut se précipiter sous la voiture lorsque le ventilateur fonctionne, garantissant que la pression en dessous chute aussi bas que possible. Plus la pression sous la voiture est basse, plus la voiture sera enfoncée dans la surface de la piste par la pression atmosphérique au-dessus.

Avec seulement un petit espace entre les jupes et la surface de la piste, l’aspiration du ventilateur est capable de générer une région de basse pression sous la voiture. Cela aspire la voiture sur la piste. Sur la photo, la configuration du Brabham BT46B de 1978; non représenté est le moteur, qui a profité du ventilateur monté à l’arrière à des fins de refroidissement.

Cette méthode de génération de force d’appui nécessite de l’énergie pour faire fonctionner le ventilateur, mais ne génère pas autant de traînée que les ailes. De plus, l’avantage de la voiture de ventilateur sur les surfaces aérodynamiques statiques comme les venturis et les ailes à effet de sol est que le ventilateur peut abaisser la pression sous la voiture quelle que soit la vitesse à laquelle le véhicule se déplace. Les ailes et les venturis ne commencent pas à faire du vrai travail tant que la voiture n’a pas dépassé les 100 km / h environ, mais le ventilateur peut générer une énorme force d’appui à partir d’un arrêt sans issue jusqu’à la vitesse maximale de la voiture. C’est un énorme avantage dans les virages à basse vitesse, permettant à une voiture fan de mettre plus de puissance au sol plus tôt qu’un concurrent régulier qui doit progressivement se mettre à niveau avant que ses ailes produisent une adhérence supplémentaire suffisante.

Considérations pratiques

Le Brabham BT46B comportait un tube de Pitot à l’avant pour mesurer la différence de pression entre l’atmosphère et sous la voiture. Connecté à un altimètre modifié dans le cockpit, si le manomètre était dans la zone rouge, le conducteur savait qu’une jupe était tombée en panne et que la force d’appui serait considérablement abaissée, et ralentirait pour éviter un accident.

Il ne suffit pas de frapper simplement un ventilateur à l’arrière d’une voiture existante et de l’appeler terminé; comme toutes les modifications aérodynamiques, une conception et des tests soignés sont la clé du succès. La caractéristique la plus difficile de la construction d’une voiture de ventilateur en état de marche est peut-être de produire des jupes latérales viables qui peuvent sceller de manière fiable sous la voiture. Ces jupes doivent être en mesure de maintenir le train de roulement relativement bien scellé à un degré constant autour de l’ensemble de la piste de course, indépendamment des bosses, des cailloux ou d’autres perturbations. Si le joint de jupe n’est pas fiable, la voiture pourrait faire face à une perte soudaine d’appuis lorsque la voiture heurte une bosse, car l’air extérieur se précipite sous la voiture, éliminant la zone de basse pression en dessous.

Si cela se produit au milieu du coin, la voiture peut soudainement tourner car elle n’a plus assez d’adhérence pour rester collée à la piste. Les conséquences pour le conducteur dans une telle situation peuvent être catastrophiques, c’est pourquoi les concepteurs ont travaillé dur pour concevoir des jupes qui maintiendraient une bonne étanchéité dans la plupart des conditions. Diverses idées impliquaient des jupes coulissantes ou des jupes à ressort qui maintenaient le contact avec la piste sur différentes surfaces et pourraient expliquer l’usure sur une distance de course. Certaines voitures de fans, comme la Brabham BT46B, comportaient des tubes de Pitot et des altimètres modifiés qui pouvaient afficher la pression sous la voiture au conducteur, leur faisant savoir si une jupe avait échoué et leur permettant de changer leur style de conduite en conséquence.

Le Chaparrel 2J comportait des jupes coulissantes en Lexan, un matériau de pointe à l’époque. Connectés à la suspension pour maintenir une étanchéité constante à la chenille, ils étaient essentiels pour assurer une bonne force d’appui avec le système.

Une autre considération est la façon de conduire le ventilateur. Le ventilateur peut être entraîné par son propre moteur ou moteur; cela a l’avantage de fournir une force d’appui constante tant que la vitesse du ventilateur reste constante. Alternativement, le ventilateur peut être entraîné par le moteur principal de la voiture, avec l’avertissement que la vitesse du ventilateur changera avec la vitesse du moteur. Tant que cela est prévisible, cependant, cela ne doit pas être un problème. Dans la pratique, les conducteurs de ce type de voiture de ventilateur ont noté qu’ils pouvaient coller la voiture à la piste en accélérant dans un virage, car la force d’appui augmenterait avec le régime du moteur.

L’histoire

La première voiture de fan construite pour la compétition était la Chaparral 2J, entrée dans la série Can Am largement interdite. L’idée originale de Jim Hall, il a fait ses débuts en 1970 avec deux énormes ventilateurs du système de refroidissement de l’obusier M109 à l’arrière. Son design à dalle sans ailes était surprenant à l’époque, mais ses concurrents ont rapidement compris la menace que représentait la voiture.

Avec le système de ventilation alimenté par un moteur de motoneige à deux cylindres, le son de la voiture était un gémissement perçant constant au repos, et encore plus fort lorsque son Chevrolet V8 a pris vie. S’accroupissant de deux pouces lorsque les ventilateurs se sont allumés, la voiture a utilisé des jupes coulissantes reliées à la suspension pour maintenir un écart constant d’un pouce avec la piste tout autour, en maintenant une bonne force d’appui sans détruire les jupes trop rapidement. La voiture avait une adhérence incroyable, ce qui lui donnait une vitesse de virage énorme et une excellente capacité de freinage. Cependant, la fiabilité s’est avérée être un problème. Bien qu’elle se soit qualifiée jusqu’à deux secondes plus vite que le peloton, la voiture n’a jamais remporté de course, souvent en raison de la panne du moteur du ventilateur avant l’arrivée. La voiture a été interdite pour la saison suivante après les protestations concertées d’autres concurrents, qui estimaient que la conception du ventilateur était un avantage injuste et constituait un «dispositif aérodynamique mobile», déjà interdit par les règles de la FIA. Il y avait également des allégations selon lesquelles le système aurait soufflé de la poussière et des pierres sur d’autres concurrents, un danger potentiel sur la piste.

Le Brabham BT46B n’a concouru qu’une seule fois, mais il a remporté le trophée lors de sa seule sortie avec Niki Lauda au volant.

La Brabham BT46B a suivi une histoire similaire en Formule 1, huit ans plus tard. Un développement de la BT46 existante, la conception de la voiture de ventilateur a été choisie lorsque l’équipe a réalisé qu’elle ne pouvait pas modifier sa voiture existante pour utiliser des tunnels venturi à effet de sol comme les voitures Lotus dominantes en raison de leur moteur à plat-12. Au lieu de cela, Gordon Murray a conçu le BT46B avec un grand ventilateur pour générer une force d’appui à la place. Les règles de l’époque stipulaient que tout appareil dont la fonction principale était liée à l’aérodynamisme ne pouvait pas bouger; ainsi, plus de 50% du débit du ventilateur a été conçu pour refroidir le moteur, ce qui en fait primaire faire fonctionner un dispositif de refroidissement. Les commissaires techniques l’ont jugé légal pour la saison 1978, mais hélas, la voiture devait avoir une carrière de courte durée. Lors de sa première apparition au Grand Prix de Suède, Niki Lauda a remporté la victoire dans le BT46B, après avoir mis du sable dans une grande partie des qualifications pour essayer d’apaiser les opposants au nouveau design. Quoi qu’il en soit, d’autres équipes ont protesté, notamment Colin Chapman de l’équipe Lotus, dont les voitures étaient par ailleurs dans la loge pour remporter le championnat. Les premières tentatives pour affirmer que l’appareil projetait dangereusement des débris sur d’autres voitures ont été criées lorsque l’équipe a souligné que la vitesse de sortie du ventilateur n’était que de 55 mi / h. Ne voulant pas céder, les équipes adverses ont menacé de se retirer de l’Association des constructeurs de Formule 1, une instance puissante dirigée par Bernie Ecclestone, alors chef de l’équipe Brabham. Ecclestone a accepté de retirer la voiture de la compétition après une seule course, afin de préserver sa propre position. Alors que le design du BT46 n’a pas réussi à gagner sans son élément de fête, l’accord a porté ses fruits pour Ecclestone – qui a finalement transformé sa position avec FOCA en leader de la Formule 1 pendant des décennies.

Le T.50 est conçu de la même main qui a écrit la voiture de fan de Brabham, bien qu’il fonctionne un peu différemment.

Depuis lors, les voitures de fans sont absentes du monde du sport automobile, car les règlements de la FIA se sont fermement opposés à toute forme de dispositif aérodynamique mobile. Cependant, le concept de voiture de fan a eu un dernier souffle, Gordon Murray écrivant cette fois une voiture de route avec la technologie à la place, sous le nom de T.50. La conception diffère quelque peu, cependant, avec le ventilateur électrique intelligemment contrôlé utilisé davantage pour maintenir le flux vers le diffuseur de soubassement raide de la voiture, plutôt que pour générer purement et simplement une force d’appui par sa propre aspiration. Le ventilateur est utilisé dans une variété de modes pour réduire la traînée et maintenir la force d’appui, avec des volets utilisés pour faire varier le débit sous la voiture en fonction du régime d’écoulement. Alimenté par un moteur 48V, il rappelle fortement le BT46B de l’arrière, même s’il fonctionne un peu différemment.

Regarder vers l’avant

En fin de compte, nous ne retiendrons pas notre souffle pour que les fans réapparaissent de si tôt sur le circuit. Dans le monde entier, les réglementations contre les dispositifs aérodynamiques mobiles sont restées en place et ne sont devenues plus restrictives que lorsque les équipes ont repoussé les limites de diverses manières. Les plaintes concernant les débris resteront, et comme à l’époque de l’effet de sol, il est probable que de tels dispositifs conduiraient à des vitesses de virage suffisamment élevées pour tester les limites de l’endurance humaine. Quoi qu’il en soit, la technologie reste incroyablement intéressante, pour les performances qu’elle promet et la manière dont elle a brûlé si fort pendant si peu de temps.

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