[Technique] Aérodynamique moto

Marc,
je pense que si l'aerodynamique a evoluee sur les motos de grand Prix au cours des 20 dernieres annees, elle est toujours a la traine, et je pense que les Japonais specialement n'on vraiment jamais porte l'attention qu'il aurait fallu, et depuis bien des ans, sustout dans les plus petites cylindrees, ont utilise bien trop de la puissance disponible pour pousser ce qui est en fait, une brique a roulette qu'est une moto et son pilote.

Cela fait bien longtemps que je ne m'en occupe plus, mais il y a maintenant 35 ans, je me suis penche sur le sujet en tant que consultant pour une petite marque Italienne qui a taille pas mal de croupieres a l'etablissement Japonais avec un budget qui les aurait fait rire.

Utilisant un tunnel au 1/10eme a Cal Tech en Californie, j'ai developpe une forme aerodynamique pour moto de Grand Prix qui a fait faire un bond en vitesse pure de plus de 8 km/h, naturellement en modifiant le rapport final que la moto etait bien incapable de tirer avec les formes de depart.

Pour cela, je me suis inspire des travaux d'un ingenieur Canadien, Kevin R. Cooper, du National Research Council of Canada et National Aeronautic Establishment.
Cooper etait un enthousiaste et courrait a Ottawa avec une moto Can-Am 125cc de motocross transformee pour la piste. Il comprit rapidement que reduire la trainee de "sortie" du matelas d'air compresse etait bien plus importante que la penetration dans la couche d'air.

Ses travaux a l'universite d'Ottawa en 1970 jusqu'a 1973, utilisant un tunnel hydrodynamique, sont peu connus en dehors des quelques inities Canadien et de ma pomme, qui decouvrit cet homme en 1973 dans un article du journal Cycle.
Voici les resultats des premieres conclusions, qui montrent a quel point les Europeens et les Japonais travaillaient dans le mauvais sens:

1/ Trainee d'un objet ciculaire (un tube!) dans le tunnel:

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2/ Trainee d'un object de section carree (tune carre), presentant la meme surface frontale:

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On voit que la trainee est presque la meme. Donc pour commencer, ne pas se fatiguer a raffiner l'avant de la moto, cela ne sert pas a grand chose.
maintenant, raffinons l'ARRIERE de la forme toujours de la meme surface frontale, en se servant des donnees deja connues des profils de la NACA (en fait, les recherches sur les ailes d'avions depuis le debut du 20eme siecle!):

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Le resultat etait net et clair, il y avait une reduction de la trainee correspondant a pres de 50%...

Suivant ces indications, le travail de Cooper a ete de prouver que l'aero bien appliquee, ca marche. Pour le faire, il a commence une collaboration avec la compagnie Canadienne Bombardier, dont les motos "Can-Am" de tous terrains etait propulsees par des moteurs Autrichiens Rotax, de 125, 175 et 250cc.
Cooper a fabrique un chassis surbaisse, puis a commence a travailler les formes, utilisant le brevet Kamm pour tronquer l'arriere de la moto tout en gardant le meme profil NACA etudie maintenant en soufflerie a air.

L'image qui surprend est celle qui suit, utilisant un petit jouet comme modele dans le tunnel hydrodynamique, Cooper montre la difference enorme en trainee entre une moto carenee typique des annees 1960 jusqu'au milieu et meme fin des annees 1970, et ce que ses recherches montraient clairement. L'effet Kamm (arriere tronque d'une moto carenee sur l'arriere) ne semble avoir que peu d'effet sur la trainee, mais comparee a une moto "tronquee" classique, la trainee tombe de pres de 50%:

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Mon epouse me demandant de venir diner, a suivre... a demain!

Passionnant!
Merci Philippe!
Enfin quelque chose de concret qui illustre parfaitement la tendance des années 80' à caréner intégralement les motos (Pernod, par exemple).

Mais ce soir, on reste un peu sur notre............ faim!
Bon appétit!

C'est marrant, on dirait une "Cheval"....
Comme quoi notre pittoresque amis n'est pas la moitié de la demie d'un c.... !

@T54:
Sur les yam TZ250 ( et les autres mais c'est celles que je connais le mieux), on retrouve ensuite ces observations sur la forme des selles jusque dans les années 2000. Ensuite, on dirait que ça part dans une autre direction avec d'abord la fameuse selle "Harada" peut être efficace mais tres moche et ensuite des selles qui deviennent très fines ( mais toujours très larges).
Même remarque en pire avec les selles des motogp, SBK etc... Avec ces espèces de poèles à frire toutes plates.
Est ce qu'il y a eu un autre facteur aérodynamique pris en compte qui explique l'apparition de ces nouvelles formes de selles?
( désolé, je ne peux pas trop inserer de photos ce soir pour illustrer).

déjà vue sur pit lane mais sous un autre angle:

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Source : Classic bike

Le post que j'ai commence s'adresse a la course sur route, inspiree par des recherches faites il y a plus de 40 ans, mais l'air etant ce qu'il est, les choses n'ont pas changees.

Continuons donc avec ce que Mr. Cooper avait decouvert. En 1972, Cooper met deux machines en soufflerie pour poursuivre ses recherches.

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Cooper realise rapidement qu'il peut faire mieux, apres avoir etudie deux machines a "separation tronquee", une Yamaha typique (basee sur une AS1 et un carenage et selle TD2 modifie) et une Can-Am avec un carenage et selle fabriques au Canada. Les resultats montre un coefficient de CD assez mauvais.
Maintenant avec la collaboration de Bombardier, une premiere machine de record a "queue longue" fait son apparition en soufflerie a Ottawa:

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Tres bonne en CD, elle est, comme toutes ces machines a longue trainee depuis les annees 1930s, tres sensible au vent lateral, et se revele dangereuse a conduire avec rafales de vent de plus de 20 km/h.
Toutefois, Cooper apprend aussi un facteur tres important:

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En effet, un carenage "de penetration" DOIT se refermer des que possible pour reduire la trainee. Chez Morbidelli, j'addresserai ce probleme d'une maniere differente, apres la decouverte en 1972 du fameux "Gurney Flap" et de ses consequenses sur les voitures de course jusqu'a ce jour.

Cooper commence alors a tronquer son carenage arriere, et realise que la perte est assez minime en CD en rapport au gain de stabilite:

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Cela mene a un arriere profile avec effet Kamm, qui se revelera un succes total non seulement en tunnel, mais au lac sale a Bonneville, ou en 1973, utilisant un moteur Rotax de 125cc donne pour 36 CV a l'alcool au niveau de la mer, etablit des records de vitesses (136.8 km/h sur le kilometre) qui restent aujourd'hui a battre (les record de la SCTA ne vont que dans une direction), et ce n'est pas faute d'avoir essaye depuis. Sans le carenage arriere (selle standard vue ci dessus) et deux dents de moins sur le pinion de sortie ont produit seulement 111 mph, une difference enorme!

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Ce record, le team officiel Yamaha s'y est casse les dents avec une twin YZR de 1974 identique a celles utilisees en Grand Prix par Kent Andersson et Chas Mortimer, n'obtenant que 111 mph (179 km/h) puis des generations d'amateurs ont essaye dans les annees 1990 avec des Honda RS et Aprilia. Finalement, en 2008, Van Butler sur une Honda RS semi officielle avec carburant special a pu atteindre 136.8 mph (219 km/h) avec un carenage sur roue avant et un arriere modifie pour reduire la trainee, battant le vieux record de moins d'1%, avec une puissance moteur nettement superieure, et dans un sens seulement.
Pas facile en altitude quand il y a nettement moins d'oxygene dans l'atmosphere...

D'apres ses calculs en 1973, Cooper concluait qu'il faudrait au moins 60 CV pour obtenir un resultat identique sans le carenage arriere.

C'est en 1973 que je suis tombe sur ce rapport, presente par Cooper a la SAE (Society of Automotive Engineers) a la fin de l'annee.
Comme je faisais joujou a l'epoque avec des theories fumeuses comme nous le faisions tous, j'en ai appris un paquet. Le rapport fait une soixantaine de pages et est plutot ardu avec equations mathematiques et donnees scientifiques elaborees, que j'avais du mal a lire. Comme je suis plutot un "pratique" qu'un theoriste, j'ai commence a me tailler les crayons et suis entre dans l'arene, ce qui durera jusqu'en 1982 quand le service competition de Morbidelli sera vendu a Ad Majora et tournera rapidement au fiasco.

A suivre.

Merci pour ces explications et documents inédits !

Je crois que pour le largeur il y a deux facteurs évidents : une selle large permet à déhancher avec moins de fatigue, et pour l'aéro, il ne sert à rien que la selle soit plus fine que les fesses.

A part de cela, nous avons le témoin d'Alain Chevalier, que sa 250 avec carénage affûté vers l'arrière avancait très bien en ligne droite, mais ne voulait de tout en dévier. Donc ce qu'on gagnait entre les virages s'est perdu on en les entrant.

PS Floyd Landis a maintenu 400W pendant une heure dans le CLM de son dernier TdF... avec l'aide du testosterone, EPO, HGH...

Pour donner une idee de la perte de performances en altitude (et surtout sur les plus petites cylindrees), mon Morbidelli 125cc prete par l'usine en 1978 avait ete pris au radar a 151 mph (242 km/h) sur l'anneau du Ontario Motor Speedway. La meme machine a Bonneville n'obtient que 125.5 mph.

Merci pour ce nouvel épisode, Philippe!
On attend la suite avec impatience, tout en ayant déjà vu tes célèbres dessins et en se demandant comment tu vas les commenter...

Très intéressant sujet

Comme on a posé une question sur la puissance qu'il faut pour propulser un vélo à telle ou autre vitesse, je propose le site
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Vous pouvez decouvrir le site de la SCTA, qui est en fait l'organisateur des records de vitesses auto et moto a Bonneville, et a des "succursales" en Europe, Australie, Afrique...
L'adresse est: [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]
Notez que la SCTA a adopte les recommendations de la fondation sur la securite etablie par la compagnie Stand 21 de Dijon, France. Stand 21 est le plus gros fabricant mondial de HANS (le systeme permettant de survivre les fractures cerebrales dans un crash) et aussi le plus en avant dans la comprehension des effets medicaux sur la temperature du corps dans les automobiles de course. Ils fabriquent aussi les casques les plus technologiquement avances, en fait ils ont ete les premiers qui ont obtenu le certificat 8860-2010 de la FIA. Par contre ils ne sont pas du tout dans la securite motocycliste.

Ce preambule etait destine a vous faire comprendre d'ou je suis parti, interpretant les recherches et resultats concrets de K. Cooper, puis les ai adaptant aux Morbidelli 250cc avec ce qui etait a l'epoque, de nouvelles decouvertes aerodynamiques, avec des resultats interessants, mais qui malheureusement ont ete abbrevies par des evenements en dehort du sport.

Il est certain que les MotoGP et les Moto2 actuelles ne sont pas tout-à-fait au top dans ce domaine.

@T54 :il semblerait que nous ayons les mêmes saines lectures
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Michel.
C'est bien le meme gaillard et mon mentor!

la suite, la suite

Vue sur Facebook

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Gilles_a_paris a écrit:

la suite, la suite

L'aérodynamique des motos de vitesse est une vieille chimère. D'abord, c'est vrai que pendant longtemps le règlement a été très restrictif (carénage ne devant pas dépasser l'aplomb du moyeu avant, visibilité latérale d'une certaine portion des jantes, etc). Mais il y a bien d'autres paramètres à prendre en compte :

- améliorer le Cx, d'accord, mais à moteur égal et nombre de rapports limité à six, être capable de rouler plus vite équivaut à tirer plus long, donc à perdre à la relance en sortie de virage ; sans oublier la perte au freinage par moindre ralentissement aéro...
- contrairement à une auto, une moto ça bouge beaucoup par rapport au sol (au moins tangage, roulis et pompage, et dans une moindre mesure lacet et avance) et son pilote aussi (et de plus en plus). Lansac avait bien pensé exploiter l'effet de sol en courbe (une fois le carénage "posé par terre"), mais la moto est toujours pénalisée par les phases transitoires, entre position verticale et plein angle, et l'écoulement de l'air n'est pratiquement pas maîtrisable selon la position (très aléatoire) du pilote.

Bref, à ce jour, si l'aéro est évidemment cruciale pour les records, elle est difficilement exploitable sur circuit fermé. Par ailleurs quand on voit (ne serait-ce qu'à Losail) la différence de vitesse de pointe entre des Moto3, Moto2, CRT et MotoGP et les écarts de puissance correspondants, on se dit qu'on dépense vraiment beaucoup de pognon pour pas grand chose en MotoGP !

Pour rappel, et à aérodynamique à peu près aussi évoluée d'une catégorie à l'autre :

- une Moto3 de, allez, plus ou moins 65 ch, atteint 225 km/h et tourne en 2'07"
- une Moto2 de presque 100 ch de plus, atteint 275 km/h et tourne en 2'01"
- une CRT de, grosso modo, 100 ch de plus, atteint 320 km/h et tourne en 1'57"
- une MotoGP de (sans doute) 300 ch pointe à 340 km/h et tourne en 1'55"

Ca interpelle, non ?

C'est parce que la résistance aéro augmente avec le carré de la vitesse, d'où l'augmentation des puissances nécéssaires , tout s'explique! La surface frontale d'une feu 125cc était bien meilleure (240km/h au Mugello)
Un dragster , il lui faut 5000cv pour atteindre 500kmh, pourtant il est bien profilé, mais là c'est l'accélération qui compte...

Batta a ri a écrit:

Ca interpelle, non ?

Bien entendu, et dire que tous les "anti" formules actuelles l'ont exprimés en long et en large avec force ....

Batta a ri a écrit:

Pour rappel, et à aérodynamique à peu près aussi évoluée d'une catégorie à l'autre :

- une Moto3 de, allez, plus ou moins 65 ch, atteint 225 km/h et tourne en 2'07"
- une Moto2 de presque 100 ch de plus, atteint 275 km/h et tourne en 2'01"
- une CRT de, grosso modo, 100 ch de plus, atteint 320 km/h et tourne en 1'57"
- une MotoGP de (sans doute) 300 ch pointe à 340 km/h et tourne en 1'55"

Ca interpelle, non ?

Hum, te voila un peu optimiste je pense...
Une moto 2 doit donner 135ch, on est bien loin des moteurs SSP survitaminés qui eux doivent fleuter avec les 145-150
Une CRT doit taper dans les 210-215, pas beaucoup plus, et bien moins que les moteurs SBK
Et une moto gp à +de 300ch, la ducat' et ses ailerons l'aurait fait décoller en bout de ligne droite ! Ca approche plutot les 240ch, difficilement plus...
Et tout ça, au vilo !

Mon propos, kosovar, était surtout de mettre en évidence que les écarts de vitesse de pointe influent finalement assez peu sur les temps au tour. Les puissances n'étaient que des ordres de grandeur :

- on double la puissance (Moto2/Moto3) et on gagne 50 km/h mais à peine 6 secondes.
- on triple la puissance (CRT/Moto3) et on gagne 100 km/h mais à peine 10 secondes.
- on grappille 30 ch et 20 km/h (MotoGP/CRT) et péniblement 2 secondes.

Tout ça pour dire que l'aéro là-dedans ne pèse pas bien lourd...

Oui, d'accord, mais effectivement il y a deux questions indépendantes :

-la relation entre puissance et vitesse : on double la puissance et avec le même aéro on gagne 26% de vitesse, c'est classique....
et en effet il semble l'aéro ne soit pas tellement pire sur les grandes que les petites;

-la relation vitesse de point et chrono de tour : ça s'est vu clairement quand les 800 sont devenues des milles. Les Vmax ont sauté de 20km/h et les chronos de... très peu. Non seulement la Vmax n'est en jeu que des petits moments, avant de freiner plus tôt, mais le poids plus important a carrément réduit la rapidité en sortie de courbe, malgré toute la sophistication électronique.

C'est donc difficile de conclure directement sur l'aéro : si on pouvait gagner de la vitesse "gratuitement" avec un meilleur carénage, on tournerait plus vite avec la même vitesse, mais les témoins de Alain Chevalier entres autres démontrent qu'un aéro efficace en ligne droite peut nuire à la maniabilité en virage. Actuellement toutes les motos d'une classe ont un peu le même style de carénage, donc pas de comparaison à faire.

La prolifération de gardes-boue aéro en moto2 est intéressant, comme c'est un peu la classe des bricoleurs : est-ce qu'il apporte quelque chose qui échappe aux usines en motoGP (et Moto3), est-ce que la bénéfice est spécifique aux motos de cette puissance, ou est-ce que c'est un effet de mode ?

Citation :

mais les témoins de Alain Chevalier entres autres démontrent qu'un aéro efficace en ligne droite peut nuire à la maniabilité en virage.

Tout depend encore une fois non de la penetration mais de la separation des couches d'air. Une simple levre en bout de carenage et de selle, un simple changement d'angle de la peau des systemes changent completement l'equation.
Il est evident que si l'aero est si mal faite que la moto et son pilote forn un trou enorme dans les couches d'air, lamaneuvrabilite sera tres bonne, avec peu de resistance aux changements d'attitude. Un profilage soigne augmentera cette resistance et demandera un changement de style de pilotage.
Il n'y a en fait aucune raison pour le pilote d'une moto de competition de se dehancher en virages, aucune raison de prendre des angles excessifs pour atteindre la meme vitesse. Tout n'est qu'une question de direction de la technologie:

1/ On continue ou on en est et on remonte le pilote encore plus, jusqu'a le faire virer sur les coudes (on peut aussi ajouter des roulettes aux coudes et aux genous pendant qu'on y est).

2/ On reprend les donnees et au lieu de remonter, on baisse l'ensemble, en changeant completement la position du pilote, du moteur, du diametre des roues, de la repartition des masses, et on arrive aux memes vitesses avec un angle d'inclinaison inferieur permettant des pneus bien plus larges et une surface de contact superieure.

C'est au choix...