La voiture la plus aérodynamique a plus de 80 ans. La Schlörwagen fut développée en 1939 par l'ingénieur allemand Karl Schlör von Westhofen-Dirmstein. Avec un coefficient de trainée de 0,186, plus tard revu à 0,15, ce véhicule familial profilé comme une aile d'avion bat encore les voitures modernes.
A titre de comparaison, la Volkswagen XL1, considérée comme une des voitures les plus performantes en termes d'aérodynamisme, a un coefficient de trainée de 0,189.
Commentaires préférés (3)
Pour faire simple, la coefficient de traînée, le « Cx » traduit la force de pression exercée par un fluide sur un corps en déplacement (relatif) dans ce fluide, et dans le sens du déplacement.
Dans le cas d’une voiture, le vent latéral n’est pas responsable de la traînée. Cela correspondrait plutôt au Cy. Et le Cz, c’est dans le cas d’un aéronef ou d’un sous marin.
Une plaque horizontale, par exemple, aurait un super Cx et Cy, mais un très mauvais Cz.
La valeur du Cx est liée au fluide considéré (air, eau… mais aussi des paramètres qui en modifie la propriété : température, pression…), à la forme du corps, et à la vitesse de déplacement.
La forme avant d’un véhicule est important, mais la forme arrière également. Si l’air est fortement turbulent à l’arrière, cela créer une dépression qui aspire le véhicule vers l’arrière, ce qui est contre-productif.
Enfin, toute force de traînée aérodynamique doit être compensée par le moteur. Un véhicule peu aérodynamique consommera donc beaucoup plus de carburant.
Les véhicules plus gros, plus carrés et plein d’accessoires sont moins aérodynamiques.
On notera ainsi sur la Schlörwagen qu’il n’y a pas de rétroviseurs, pas de poignées de portes, d’antenne… qui dépassent. Certaines voitures modernes tendent un retour vers ces détails pour réduire la consommation en énergie : caméras à la place des rétroviseurs (e-Tron, Nexo…) ou poignées de portes rétractées (Tesla, Nexo…). Certaines super-cars vont même jusqu’à cacher les essuies glace ou à les mettre verticalement au milieu du pare-brise en « haute vitesse ».
Il y a une erreur dans cette explication, car la valeur du Cx n'est pas (ou très peu) liée au fluide et encore moins à sa température ou sa pression, ni à la vitesse. C'est justement son intérêt de caractériser la forme d'un solide pour connaître sa trainée aérodynamique indépendamment des autres paramètres comme la vitesse ou la température de l'air. Une voiture est caractérisée par un seul Cx, elle n'a pas un Cx différent selon qu'elle roule à 50 km/h ou 100 km/h ou que l'air est plus ou moins chaud ou humide. Et le Cx ne dépend pas de la taille non plus : une maquette à l'échelle 1/4 aura le même Cx que la voiture construire d'après cette maquette. C'est tout l'intérêt de ce coefficient. Alors bien sûr il y a de petites variations qui peuvent apparaître en fonction des conditions de mesure mais le Cx en est quand même relativement indépendant et c'est tout son intérêt de pouvoir caractériser l'aérodynamisme sans avoir à préciser les autres conditions, pour pouvoir comparer les Cx de différentes formes. Bien sûr la force de résistance à l'avancement augmente avec la vitesse, avec la densité du fluide et avec la surface projettée. Et donc pour s'en affranchir et avoir un coefficient qui ne dépende que de la forme, on va justement diviser cette force par la masse volumique du fluide, par la surface projettée (dans le sens du déplacement), et par le carré de la vitesse (et par une constante de 1/2 pour que ce soit plus joli (en fait c'est réellement parce que le dénominateur de cette division est égal par définition à la pression dynamique, mais ce n'est pas grâce à cette constante que le Cx ne varie pas en fonction des conditions de mesure)) ! En pratique le Cx varie quand même un peu en fonction des conditions de mesure, et pour tenir compte de ces petites variations on peut faire intervenir un coefficient supplémentaire (le nombre de Reynolds) tenant compte des variations de comportement du fluide dans différentes conditions. Mais ça n'empêche pas de dire que le Cx est indépendant de la vitesse, de la température et de la surface, et donc de donner le Cx d'une voiture sans préciser à quelle vitesse ou pour quelle température il s'applique.
Les ingénieurs de Citroen appelèrent leur fameux modèle CX ainsi à cause de ces lignes aérodynamiques mais aussi à cause d’un excellent coefficient de trainée.
Tous les commentaires (51)
Avec autant d’aérodynamisme, comment s’en sortait elle en terme de tenue de route ?
Pour faire simple, la coefficient de traînée, le « Cx » traduit la force de pression exercée par un fluide sur un corps en déplacement (relatif) dans ce fluide, et dans le sens du déplacement.
Dans le cas d’une voiture, le vent latéral n’est pas responsable de la traînée. Cela correspondrait plutôt au Cy. Et le Cz, c’est dans le cas d’un aéronef ou d’un sous marin.
Une plaque horizontale, par exemple, aurait un super Cx et Cy, mais un très mauvais Cz.
La valeur du Cx est liée au fluide considéré (air, eau… mais aussi des paramètres qui en modifie la propriété : température, pression…), à la forme du corps, et à la vitesse de déplacement.
La forme avant d’un véhicule est important, mais la forme arrière également. Si l’air est fortement turbulent à l’arrière, cela créer une dépression qui aspire le véhicule vers l’arrière, ce qui est contre-productif.
Enfin, toute force de traînée aérodynamique doit être compensée par le moteur. Un véhicule peu aérodynamique consommera donc beaucoup plus de carburant.
Les véhicules plus gros, plus carrés et plein d’accessoires sont moins aérodynamiques.
On notera ainsi sur la Schlörwagen qu’il n’y a pas de rétroviseurs, pas de poignées de portes, d’antenne… qui dépassent. Certaines voitures modernes tendent un retour vers ces détails pour réduire la consommation en énergie : caméras à la place des rétroviseurs (e-Tron, Nexo…) ou poignées de portes rétractées (Tesla, Nexo…). Certaines super-cars vont même jusqu’à cacher les essuies glace ou à les mettre verticalement au milieu du pare-brise en « haute vitesse ».
Il y a une erreur dans cette explication, car la valeur du Cx n'est pas (ou très peu) liée au fluide et encore moins à sa température ou sa pression, ni à la vitesse. C'est justement son intérêt de caractériser la forme d'un solide pour connaître sa trainée aérodynamique indépendamment des autres paramètres comme la vitesse ou la température de l'air. Une voiture est caractérisée par un seul Cx, elle n'a pas un Cx différent selon qu'elle roule à 50 km/h ou 100 km/h ou que l'air est plus ou moins chaud ou humide. Et le Cx ne dépend pas de la taille non plus : une maquette à l'échelle 1/4 aura le même Cx que la voiture construire d'après cette maquette. C'est tout l'intérêt de ce coefficient. Alors bien sûr il y a de petites variations qui peuvent apparaître en fonction des conditions de mesure mais le Cx en est quand même relativement indépendant et c'est tout son intérêt de pouvoir caractériser l'aérodynamisme sans avoir à préciser les autres conditions, pour pouvoir comparer les Cx de différentes formes. Bien sûr la force de résistance à l'avancement augmente avec la vitesse, avec la densité du fluide et avec la surface projettée. Et donc pour s'en affranchir et avoir un coefficient qui ne dépende que de la forme, on va justement diviser cette force par la masse volumique du fluide, par la surface projettée (dans le sens du déplacement), et par le carré de la vitesse (et par une constante de 1/2 pour que ce soit plus joli (en fait c'est réellement parce que le dénominateur de cette division est égal par définition à la pression dynamique, mais ce n'est pas grâce à cette constante que le Cx ne varie pas en fonction des conditions de mesure)) ! En pratique le Cx varie quand même un peu en fonction des conditions de mesure, et pour tenir compte de ces petites variations on peut faire intervenir un coefficient supplémentaire (le nombre de Reynolds) tenant compte des variations de comportement du fluide dans différentes conditions. Mais ça n'empêche pas de dire que le Cx est indépendant de la vitesse, de la température et de la surface, et donc de donner le Cx d'une voiture sans préciser à quelle vitesse ou pour quelle température il s'applique.
Il me semble que la Veyron (de Bugatti) a été développé avec la même idée de base : créer la voiture la plus aérodynamique possible, seulement quand on compare les coefficients de pénétration dans l'air, il faut croire que tout le monde il est fort tout le monde il est champion, et on se retrouve avec 35 modèles différents détenteurs de records et tous aussi beaux les uns que les autres. Il suffit de chercher "voiture la plus aérodynamique du monde" pour être face à plus de 15 réponses différentes, selon l'époque, selon l'énergie utilisée, selon si, selon ça...
Je dirais que le Cx est au contraire dépendant de la vitesse (via le nombre de Reynolds) mais effectivement relativement constant si l'on considère une voiture par exemple dont la plage de fonctionnement en termes de vitesses est restreinte
Ça aurait pu être correct s'il n'y avait pas "au contraire". Car c'est très loin d'être le contraire de ce que j'ai dit. Et évidemment le Cx d'une voiture est valable pour une utilisation normale et ne serait plus exactement le même à Mach 2 ou pour une utilisation sous-marine....
Sur beaucoup de voitures récentes, les essuies glaces sont largement masqués par le capot avant. Ce n'est pas forcément perceptible si on n'y fait pas attention, mais ca m'a fait bizarre la première fois où j'ai nettoyé le pare-brise à la main avant un long trajet.
Les ingénieurs de Citroen appelèrent leur fameux modèle CX ainsi à cause de ces lignes aérodynamiques mais aussi à cause d’un excellent coefficient de trainée.
A savoir que le cx d'une formule 1 est d'environ 0,9, soit très mauvais.
Dans ce cas là c'est l'appui qui est recherché plus qu'une faible traînée.
Donc le com du hollandais volant est correct. Seulement, à l échelle d une voiture, les paramètres de calcul sont négligeables.
Si j’ai bien compris.
Je pense que l’anecdote manque de certaines explications pour bien comprendre le sujet. Le nombre Cx est toujours compris entre 0,07 (objet complètement ovoïde) et 1,4 (demi sphère creuse face au vent). Une surface plane parallèle au sens de la marche à un Cx de 1.
Autrement dit, on privilégie le Cz avant le Cx ;)
On se sert également de l’air pour refroidir certains composants au détriment de l'aérodynamisme.
On peut remarquer aussi que les moteurs des F1 doivent être puissants et consomment beaucoup de toute façon dans les accélérations pour relancer la voiture après les virages, donc le gain en vitesse ou en consommation apporté par un meilleur Cx serait négligeable. Il vaut mieux s'efforcer de gagner du poids pour avoir une F1 plus performante, c'est à dire qui a de meilleures accélérations.
Les F1 ne sont pas conçues pour être aérodynamiques, bien qu'elles le soient, elles sont conçues pour... aller vite et tenir la route.
C'est vraiment un très mauvais exemple en rapport avec l'anecdote, mais merci pour les précisions. :)
Les F1? Si le moteur dure une course, c'est un BON moteur.
Moi si mon moteur dure 300 000km, c'est un bon moteur.
Je me demande a quoi ca sert d'ailleurs, la Formule 1... j'ai jamais compris...
Les métaux sont pas meilleurs, les bagnoles sont pas meilleures, la consommation est pas meilleure...
Ah c'est de la course!!! PREUMS!! (au lieu de faire de la F1, pourriez vous, si cela était éventuellement envisageable, bosser pour fabriquer un moteur qui consomme un litre au 100 au lieu de vouloir battre les avions en vitesse ???? )
Non je dis ca comme ça...
Rouler a 400kmh, beeh... oui, c'est rigolo... mais c'est interdit. ;)
Ca me dépasse, je suis désolé... (ca me dépasse... HIHI)
www.youtube.com/watch?v=YaBmpYS5kR0&ab_channel=NouxeProductions
la PERFORMANCE ;)
Non, ce n'est pas correct, et c'est pourquoi j'ai répondu en signalant qu'il y avait une erreur. Il dit que la valeur du Cx dépend non seulement de la forme mais aussi du fluide et de la vitesse. C'est la force de la trainée qui dépend de tout ça. L'intérêt du Cx c'est qu'il n'en dépend pas (en première approximation). Je pense que si le Hollandais Volant a dit qu'il en dépend, ce n'est pas parce qu'il peut y avoir des petites différences dans des conditions extrêmes mais parce qu'il confonfait, dans son texte, la force et le Cx. Quand on veut expliquer le Cx, c'est pour dire qu'il ne dépend que de la forme et qu'il permer de calculer la force exercée par la trainée aérodynamique en fonction de la vitesse et du fluide, en le multipliant justement par le carré de la vitesse, la surface, la masse volumique du fluide et en divisant par 2. L'histoire du nombre de Reynolds, et expliquer qu'il peut y avoir des petites variations, c'est vraiment pour être parfaitement rigoureux, et pour qu'on ne croit pas que je dis qu'il y a une erreur parce que je ne saurais pas qu'il peut y avoir des petites différences, mais ce n'est pas nécessaire pour comprendre le principe du Cx et son intérêt et ce n'est pas ce qui permettrait d'affirmer en première approche que le Cx dépend de la vitesse.
Une plaque horizontale est un parallélépipède rectangle, elle aura donc un Cx de 1 (et un Cy et un Cz de 1 aussi d'ailleurs). Sa faible traînée en x est due à sa (relativement) faible surface dans cette direction, pas à un bon Cx.
La course automobile a toujours servi à améliorer les performances et la consommation des moteurs des voitures de série. La remarque m’étonne un peu venant de ta part.
Les recherche en matériaux sont dingues, les F1 font de bien meilleures chronomètres sur circuit que n’importe quelle voiture. Si les moteurs ne durent pas longtemps c’est qu’ils sont poussés à la limite de fonctionnement en permanence et c’est le cas pour toutes les voitures de courses, pas seulement la F1.
Petite question : la forme la plus aérodynamique n'est elle pas celle de la goutte d'eau ??? Il me semble avoir lu qu'elle avait un Cx de 0,4 ou 0,5 suivant les sources...
Tu as oublié un 0 après la virgule. Le Cx tend vers 0,05 environ pour les corps de moindre trainée. Quant à la forme de la goutte d'eau, tout dépend si tu parles de la forme conventionnelle de la goutte d'eau telle qu'elle apparaît par exemple dans les bandes dessinées (ronde à l'avant et pointue à l'arrière), car dans la réalité les gouttes d'eau sont a peu près sphériques. Donc si tu parles de cette forme conventionnelle qu'on appelle "goutte d'eau", c'est en effet une forme qui a un bon Cx, mais on a un Cx encore un peu meilleur pour une forme un peu plus applatie et un peu plus renflée, c'est à dire moins ronde à l'avant et plus longue. On voit des exemples de formes sur la page Wikipedia consacrée à la trainée, et c'est impressionnant : ce profil de moindre trainée "en goutte d'eau applatie" ou "en aile d'avion" a un Cx 40 fois plus faible qu'une plaquette face au vent. Donc le profil de moindre trainée peut être 40 fois plus gros et offrir la même résistance face au vent ! Sur ce schéma, qui montre 3 corps qui ont la même trainée, le corps de moindre trainée (dessiné en bleu) est énorme par rapport au cylindre beaucoup plus petit (qui apparaît comme un cercle rouge sur ce dessin en coupe), et la plaquette (représentée par le minuscule trait rouge, à la gauche du cercle rouge) est presque invisible tellement elle est petite, et pourtant elle a la même trainée que le gros profil bleu ! fr.m.wikipedia.org/wiki/Coefficient_de_tra%C3%AEn%C3%A9e
Que le côté ingénierie soit respectable sur les F1, je suis 100% d'accord. Mais je trouves également que c'est complètement has been quand on voit ca sous l'angle de la société qui doit aller vers la sobriété.
Ils pourraient très bien essayer de faire la même chose avec typiquement : au max les voitures doivent faire 6l/100 la première année et décroître progressivement d'année en année. Je conçois que le publique de ce divertissement ne soit pas près à accepter ça et que donc un ca ne se fera pas. Mais je trouve ca dommage...