[Technique aéro] La Moto2 et la soufflerie de Genève.

Il fallait vraiment les ressources offertes par une communauté, en l’occurrence celle du forum pit-lane.biz , pour être au courant de l’évènement ; un tout petit lien sur une journée "portes ouvertes" à la soufflerie de Genève, à l’occasion d’un travail sur la Moto2 Rapid Inside NCS.

Pour rappel, il s’agit de la moto avec laquelle Elio De Angelis et Niccolo Canepa ont débuté la saison 2010 avant de devoir changer de machines pour des raisons économiques propres au Team Scot qui les alignait.


Comment ? Il y a une soufflerie à Genève ? Personne, dans le monde de la moto, ne semble au courant et il faut dire que leurs derniers travaux pour ce milieu remontent à l’époque des ROC (1992?) construites à Annemasse qui se situe à quelques kilomètres.

Il faut aussi reconnaître qu’elle est assez difficile à trouver, et pour cause…
La soufflerie se trouve cachée dans ce viaduc qui enjambe le Rhône!


Si, si, et elle a une « petite » histoire.
Le viaduc a été conçu pour laisser passer un train dans un tunnel situé au-dessous de la route.


La voie ferrée n'étant plus utilisée depuis bien longtemps, la société Hispano Suiza a récupéré le tunnel avant que, en 1987, le HESGE (Haute Ecole Spécialisée) de Genève, plus particulièrement l’ HEPIA (Haute école du paysage, d’ingénierie et d’architecture de Genève) et encore plus particulièrement du CMEFE (Groupe de compétences en mécaniques des fluides et procédés énergétiques) ne récupère l’endroit pour y loger une partie de ses installations.
La construction de la soufflerie a nécessité une petite dizaine d’années, pour se terminer en 1995, et a été rendue possible par le travail de chômeurs en fin de droits, une disposition particulière à l’office cantonal de l’emploi du Canton de Genève.

Tout a été conçu et réalisé sur place, en tenant compte des impératifs économiques, car si le CMEFE dépend directement de la Confédération Helvétique, elle inclue également une composante économique qui l’ont poussé à s’ouvrir sur des partenariats avec le monde des entreprises privées.
Aujourd’hui, ces partenariats sont majoritaires et permettent l’emploi d’un personnel plus nombreux.


Durant ces dernières années, le CMEFE a ainsi participé à des travaux dans des domaines aussi divers que le "KL", kilomètre lancé en ski (avec Philippe May), , le saut à ski (avec Jason Lamy Chappuis), la luge, le vélo (vélo Altaïr2 de l'IUT d'Annecy chronométré à 118 km/h et roues Mavic), le Marathon Shell (biomobile.ch), "l’homme-volant" Yves Rossy, l’aéronautique, l’aérospatiale (Thales Alenia Space), l’automobile, le train, la voile (Charente-Maritime Innovations / Aquarelle.com de Y. Bestaven), ou même les immeubles (un quartier de Genève subissant par exemple d’étranges nuisances liées au vent), intervenant toujours dans leur domaine de compétence : la mécanique des fluides et l’aérodynamique.
La liste des travaux réalisés étant assez longue, je vous invite à vous reporter à ce lien : [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

C’est ainsi qu’un nouveau partenariat a été conclu avec Rapid Inside NCS pour le développement aérodynamique de leur Moto2.


Une fois les modalités définies, en partiela société italienne a fait parvenir au CMEFE ses fichiers informatiques.
Il s’en est suivi une étude poussée, à la fois informatique (Le CMEFE dispose aussi de plusieurs serveurs, dont un utilisant 200 processeurs, et des logiciels adéquats, Fluent de Ansys, par exemple ), mais aussi issue de l'expérience de la petite équipe du professeur Haas, comprenant Bassem Sudki et Piero Pontelandolfo (un ancien de Ducati Corse), à la fin de laquelle le CMEFE a déterminé plusieurs pièces de formes différentes (carénage "nez de requin", selle, garde-boue) à essayer.
Ces pièces ont été réalisées en Italie, soit de manière classique, soit en prototypage rapide, puis ont été livrées, avec la moto, à Genève à la fin janvier 2011.


Le CMEFE est maintenant chargé de vérifier de façon pragmatique les suppositions informatiques.
Pour cela, elle dispose d’une soufflerie assez grande pour y disposer la moto et son pilote.
Il faut savoir qu’avant de mesurer quoi que ce soit, il faut compter environ une semaine de travaux préparatoires.

En effet, la moto ne sera pas posée sur le sol mais affleurera seulement celui-ci, solidement fixée par un pied venant s’accrocher sur le carter d’huile, la roue avant étant entraînée par un moteur électrique.
Cet affleurement est rendu obligatoire pour ermettre les micro-mouvements liés aux forces subies.


Cela impose la dépose du collecteur d’échappement de la moto et une découpe rectangulaire dans le bas de carénage.


Le pied repose sur une sorte de balance équipée de dynamomètres qui mesureront les forces dans les trois directions, ainsi que leurs moments, soit six données qui permettront de quantifier précisément les modifications aérodynamiques.
Quand on dit « précisément », c’est une résolution de 10 grammes pour une force de 500 kilos !


Cette balance très sophistiquée est réalisée en interne, comprend donc les différents capteurs, qui sont en fait des jauges mesurant la déformation du métal, et se boulonne sur une structure tubulaire elle-même solidaire d’un énorme bloc de béton encastré dans les fondations.


La grande soufflerie est à flux fermé, l’air étant aspiré dans la veine d’étude (jamais propulsé, à cause des turbulences) avant de faire le tour pour être réintroduit dans la veine principale.


Des panneaux en nid d’abeille en carton ciré sont destinés à éviter la propulsion d’éventuels objets indésirables. C’est le même matériau utilisé pour les carénages et les selles d’Aprilia dans leur sandwich carbone-nid d’abeille-carbone.


La veine principale est construite en panneaux d’aggloméré de forte densité pour éviter tout phénomène de vibrations, voire de résonnance.


Le poste de commande permet d’avoir une vue directe sur la moto, mais aussi de filmer la scène et même de projeter une image afin que le pilote puisse retrouver exactement la même position que précédemment afin de ne pas fausser les résultats.


En attendant que tout ceci soit prêt, le professeur Patrick Haas me présente très gentiment les autres souffleries, car il y en a deux autres !


Si l’une est une plus petite unité qui fonctionne presque sur le même principe que la soufflerie principale (aspiration par ventilateur, soufflerie de type Eiffel), l’autre n’est rien de moins qu’une soufflerie supersonique, et là, il n’est plus question de ventilateur.


En effet, bien que la veine principale soit de bien plus petite section, il serait impossible de faire circuler l’air à une vitesse supersonique avec de simples pales.
On utilise donc un énorme réservoir de 20 m3 pressurisé à 16 bars et chauffé à 100°C comme réserve d’air que l’on détendra dans la veine principale.
Pour info, il faut 10 heures pour remplir le réservoir et une minute quinze secondes, en plusieurs rafales, pour le vider.


En Supersonique, on ne fait pas de mesure : on visualise les ondes de pressions qui, contrairement aux vitesses subsoniques, sont très clairement délimitées.
On peut par exemple avoir une zone à 1 bar séparée d'une zone à 2 bars par seulement une couche de 1 micron.


On peut faire varier la vitesse de l’air dans la veine de mesure en changeant la forme du venturi.
Ici, on utilise principalement trois profils pour atteindre respectivement Mach 1.4, Mach 1.8
et Mach 2.4


Très loin de ces vitesses ; les essais qui auront lieu sur la Moto2 seront donc un savant mélange de simulation informatique, de recueil de données par les capteurs de la balance, mais aussi de savoir-faire par l’utilisation de la perche et des brins de laine.
Là, il s’agit avant tout d’expérience et de réflexion : le comportement des brins de laine est comme un livre ouvert pour celui qui sait les interpréter !


Un frémissement, et c’est une turbulence qu’il faut corriger, un décollement et c’est une dépression qu’il faut corriger…


Le professeur Haas ne croit pas vraiment aux chiffres de CX ou SCX publiés dans la presse.
Il les juge trop basses:"C'est une écope, une moto; il faut dissiper énormément de chaleur."

Loin de se limiter à la forme de la carrosserie de la Rapid Inside NCS, il existe d’autres applications sur lesquelles le peut utilement apporter son savoir-faire ; les fameuses entrées d’air et le monumental radiateur destiné à évacuer les calories générées par le véritable bouilleur que constitue le moteur Honda préparé par Geo Technology, située à l'autre bout du lac Léman, deux points capitaux dans cette récente catégorie du championnat du monde.
Rappelons que la Rapid Inside NCS n’a pas été conçue avec une prise d’air frontale, contrairement à la plupart de ses concurrentes.


Ce n’est qu’au Grand Prix de France que cette prise d’air a été introduite mais comme le cadre ne possédait pas le passage d’air autour de la colonne de direction, on s’est contenté de le «percer » de chaque côté pour y laisser passer les deux grosses durites.


Ce n’est pas tant la forme de l’entrée d’air, ou cette solution un peu artisanale, qui laissent le professeur Patrick Haas légèrement dubitatif, mais plutôt le fait que l’on passe d’un rectangle à un cercle de façon « un peu trop rapide à son goût ».




Quand on vous dit que l’expérience est une des caractéristiques de la petite équipe du CMEFE qui s’occupe de la mécanique des fluides à Genève!
Une autre de ses caractéristiques est la passion qui les anime, qui s’est traduite par un accueil extrêmement chaleureux lors de cette journée "portes ouvertes" ; qu’ils en soient très sincèrement remerciés !

Merci beaucoup, Prefossor Mark!
Que de culture pour un samedi soir, effectivement très intéressant, et ça pourrait peut être amener notre aérodynamicien interne, Gilles, à s'exprimer à nouveau...
La première Rapid Inside n'avait pas "du tout" de prise d'air pour alimenter la boîte à air???
Ou alors celle qu'on devine dans le radiateur?

Merci Marc!!

Magnifique et très instructif reportage, ô Taulier. Merci beaucoup.
Et puis, j'aime bien la démarche "économie mixte" où les autorités mettent des sous dans un projet et fournissent du boulot aux chômeurs en fin de droits. Y'aurait de l'inspiration à prendre d'un certain côté des Alpes ...

Encore un super reportage

Ce qu'il y a de bien avec ces articles, c'est qu'à la fin on a l'impression qu'on s'y connait. :)
Merci Marc.

j'étais meme pas au courant pour cette soufflerie, en plus que Jason Lamy Chappuis a déjà testé, il nous en a jamais parlé le garnement alors que c'est un "pot" à Randy et d'ailleurs on a passé le weekend dernier ensemble a la coupe du monde de combiné nordique à Chaux Neuve !! (qu'il a gagné )

Bravo et merci pour ce reportage complet: On s'y croirait...

C'est toujours intéressant de comparer les information glanées par des personnes différentes aux mêmes instants. Pour les plus simples la visite se résume à un Pshitttttttttttt Supersonique et un verre de vin.

Pour d'autre une vrai démonstration technique. Bref envoyer Marc c'est plus sûr...;

J'espère que tout le monde en est convaincu, si tu vois ce que je veux dire...



Je vais essayer d'y retourner cette semaine (en private guest) pour assister à quelques essais concrets.

Merci Marc de nous faire profiter de toutes ces infos qui sans des personnes comme toi et d'autres sur ce forum (je pense notamment à Mickey mais pas que)resteraient connues de quelques uns et inaccessibles à tous ceux qui n'ont pas de lien direct avec le monde de la course.
Je pense que tu peux prétendre à ta carte de presse si tu n'en possèdes pas déjà une car tes CR le valent bien.

La suite, la suite !!!!!!! :lol: :lol:

Deux mots à dire: BRAVO ET MERCI

ça doit etre qqchose de voir ça en vrai

Merci pour le CR

demain je colle des fils de laine sur ma bulle

Attention si c'est des fils de laine chinoise, ça "boulloche" et ça complique les données relevées! Désolé...

Plus sérieux Marc, auras-tu la possibilité d'y retourner, d'avoir des infos sur les essais effectués, et pourquoi pas des images?
Il sera intéressant de voir la moto présentée réellement installée sur son socle, mise à niveau, avec une "assiette" décente, car la béquille la relève beaucoup, et surtout avec un pilote dessus, car on a l'impression que la selle est vraiment très haute et très inclinée...
Je pense aux commentaires de Mamola lors du comparatif liés au "confort" de pilotage.
Le socle central va permettre de mesurer si la moto reste neutre à haute vitesse, ou bien si elle appuie l'avant ou a tendance à se relever.
On est curieux de voir quelles mesures comparatives ils effectuent réellement, mais là on sort peut être des "journées portes ouvertes", et il est possible qu'elles se referment un peu... les portes!

Gilles, si tu nous lis, éclaire notre lanterne.

Le coup des fils de laine est aussi vieux que l'aviation existe ( enfin presque )

"vieux" ne veut pas dire inefficace , car toujours utilisé aujourd'hui

à partir de 4:00




tu retrouveras deux grande façon d'opérer :

les fils de laines qui permettent de visualiser dynamiquement les écoulements


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et tu as aussi l'huile ( huiler les surfaces ) permet de visualiser après coup les écoulements ...

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même la NASA l'utilise

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pour en apprendre plus sur ces techniques :

/labo-aero/aero-trainee/aerodynamique-trainee.html


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Superbe reportage..


ça doit être marrant pour le gars qui t'as fais la visite.. :
voir les regards intrigués et brillants des visiteurs.. curieux et a la fois impressioné par cette technologie.


bravo Pitlane.
(voila le genre d'info qu'il n'y aura pas jeudi prochain dans la presse...

Merci à Toopack pour ces illustrations.

Yves, comme je l'ai dit, les journées portes ouvertes sont terminées; maintenant, place au travail, durant toute la semaine.
L'équipe Rapid Inside sera présente à partir de demain pour participer aux essais.
Même si j'ai apparemment l'autorisation d'y retourner ponctuellement, cela m'étonnerait qu'on me laisse faire des photos, d'autant que le seul endroit d'où l'on verra la moto sera dans le poste de commande situé à l'intérieur du circuit du flux!

Le plus instructif serait sans doute d'attendre la fin des essais puis, une fois les Italiens partis, de converser avec l'équipe Suisse...



Bref, je verrai ce que je peux faire mais ça ne semble pas évident.

Une fois de plus, merci Marc

Sur les planeurs, on voit souvent un brin de fil (de laine ou autre) accroché par un simple bout de ruban adhésif sur la verrière, bien centré dans l'axe et pile dans le champ de vision du pilote. Ce fil indique au pilote s'il vole "bien droit" ou légèrement "en crabe", ce dernier cas étant très pénalisant pour le comportement aérodynamique.
Simple et pas cher...
Ce reportage me rappelle les heures passées dans les labos de l"Ecole de l'Aviation Civile, avec le copain responsable des souffleries...

Super!!

Comme prévu, les test se poursuivent durant toute la semaine au CMEFE.

J'attends le débriefing pour vous en dire plus...

merci Marc de cet excellent reportage !

Il existent dans le monde de très nombreuses souffleries, souvent lié à des universités (investissement, mise au point, ...). Par ex. Cnam-Institut aéro de St Cyr en région parisienne
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Ce reportage répond à des questions sur le montage d'une moto sur une balance de mesure (le but n°1 de la soufflerie c'est la mesure précise ).

Le principe général d'un banc d'essai (la soufflerie en est un) est de simuler le mieux possible le réel, mais dans des conditions mieux controlées pour mettre en évidence des micros-gains (fluctuation du vent si l'on est en essai piste) et également mieux voir pour comprendre.

Un point que je crois n'a pas encore été abordé est celui de l'interaction entre le véhicule et le sol, qui comporte deux aspects :
- le defilement du sol
- la rotation des roues(mais pourtant elles tournent !)

Le défilement du sol est important, car avec un sol fixe, il se forme progressivement par effet de viscosité le long de la surface balayée une couche limite qui grandit de hauteur et fait que le débit d'air sous la voiture est minoré, ce qui pour une F1 est une erreur majeure.

Un manière astucieuse de ne pas avoir cette couche limite est la méthode de la maquette miroir :
quelqu'un a ça sous la main ?

Pour les F1 les roues représentent une surface frontale importante qui est responsable d'une grosse part de la trainée (en tourisme aussi) et sur lesquelles on n'a pas trop de liberté de forme (les roues carrées existent, on pourraient inventer celles en profil d'aile !)

La rotation des roues a été reproduite pour les F1 dans les années 80 , d'abord en maquette (par ex Williams) puis à l'échelle 1 (par ex. DNW) avec un tapis roulant, aspiré par le dessous pour ne se déformer.

Parmi d'autres sophistications présentes, on peut citer les circulations internes (l'échappement, les radiateurs) peuvent être éventuellement chaudes, etc

La moto n'est pas passée à ces sophistications (qui n'apparaissent pas comme majeures), mais c'est pour illustrer que l'on s'approche du fonctionnement réel sans jamais l'atteindre.

Pour être le plus conforme possible, il faut l'étanchéité entre roue et sol, mais sans transmette d'effort, cela est souvent fait avec de mousse autocollante. Ah oui, Yves, bien sur que l'assiette doit être représentative de la situation type (c'est à dire ligne droite haute vitesse).

La question de comparaison des chiffres est évoquée. Un des premiers post fournissait (données compilées à l'époque par l'excellent Didier Ganneau des chiffres, certains issus de mes travaux). Une mise à jour des données publiques serait utiles, y-a-t-il un volontaire ?

Comme pour les bancs d'essais (isn't it Professors Thiel and Overmars) , il y a des écarts entre différents moyens de mesure ; tout le monde cherche à les réduire, mais il y en a ; par exemple j'ai lu les résultat d'un programme de comparaison entre les différentes souffleries européennes avec une même maquette ; des écarts de 10% ne sont pas impossibles. Donc on travaille surtout en comparatif, une moto de référence et celle que l'on développe, et/ou les évolutions par rapport à la première configuration.

La question délicate, à éviter, est de se demander s'il est possible que les hiérarchies soient inversées, B meilleur que A à un endroit, et l'inverse ailleurs ; bien sur que c'est possible.

Bref, la soufflerie un outil indispensable mais pas forcement très simple.

Merci Gilles!

Je reviens de mon débriefing avec le professeur Haas.

Le temps de mettre par écrit l'heure de conversation enregistrée et je vous en fais part.

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j'ai ajouté ce petit lien à mon post précédant :

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totalement applicable à la moto, pour détecter des anomalies d'écoulement

Bien que la proposition m’en ait été faite, j’ai préféré de ne pas passer durant la semaine de tests sur la NCS Rapid Inside.
Même si le CMEFE est un établissement d’enseignement, sa démarche, le cas présent, est de travailler pour un client, et je connais trop bien nos amis transalpins pour savoir qu’ils n’auraient pas apprécié à sa juste valeur ma présence sur les lieux…
Ne souhaitant pas mettre le professeur Haas en porte-à-faux vis-à-vis des commenditaires des travaux, j’ai donc repris contact avec lui une semaine après la fin des essais.

D’emblée, il s’avère que ceux-ci ont été très positifs !
En essayant les multiples combinaisons offertes par la demi-douzaine d’éléments à essayer, l’équipe à réussi à obtenir un gain sur le CX « de 15 à 20% ».
C’est énorme !
Apparemment, la bulle (en fonction de la taille du pilote), la selle et, plus surprenant, le bas de carénage, ont permis ce pas en avant.


Les trois techniques classiques ont été employées pour permettre une meilleur connaissance de la moto.
- La fumée, obtenue par évaporation d’huile, est utilisée à très faible vitesse (de l’ordre de 30 km/h) pour avoir une vision globale des zones où l'écoulement est à améliorer. Cette approche est assez limitée, même si elle est souvent mise en avant pour des raisons « marketing ».
- Les fils de laine, appelé "tufts", sont alors soigneusement disposés aux endroits stratégiques et leur mouvement est exploitable jusqu’à des vitesses beaucoup plus grandes.
- Enfin, tout cela est vérifié quantativement grâce à la fameuse balance reliée aux ordinateurs. Cette dernière permet de quantifier le résultat, mais elle n'explique pas la structure de l'écoulement.



Ne croyez pas pour autant que cela soit si facile de rendre une moto plus efficace !

Tout d’abord, il faut savoir que le gain constaté n’apportera une vitesse de pointe de « seulement » 3 à 4 km/h !
Cela peu semblé peu, rapporté au gain de 20% sur le CX, mais c’est beaucoup quand le pilote est côte-à-côte avec ses adversaires, dans une catégorie où les moteurs sont tous strictement identiques…


Ensuite, il reste beaucoup de travail aérodynamique applicable sur cette moto.

En fait, en conversant avec le professeur Haas, on s’aperçoit rapidement que, sur un engin à moteur, tout est plus moins lié à l’aérodynamique!
- A « l’extérieur », comme autour de la roue avant qui, de par sa rotation, perturbe le flux chargé de refroidir le radiateur. Ce travail a été également abordé durant la semaine de tests…
- Sur le radiateur, dont la surface de contact avec l’air peut atteindre jusqu’à 100 fois la surface du véhicule…
Sur les Moto2, le radiateur est une véritable écope et la réflexion du CMEFE peut également se porter en amont, sur le plan thermique, à savoir essayer de réduire les causes mécaniques qui engendrent de fait un tel « parachute »…
- Derrière le radiateur, avec une recherche du meilleur écoulement interne possible.
- Sur la position du pilote moto, encore loin de l’efficacité atteinte par certains cyclistes lors de descentes de cols…
- Sur le fameux conduit d’admission (ce point particulier sera très probablement étudié durant cette année) qui a un impact élevé sur la trainée et, placé sur les côtés, empêche de mettre en place certaines vorticités à partir du nez de carénage…

L’équipe est très motivée pour poursuivre ses travaux sur les motos de compétition et envisage même de pouvoir agrandir la veine principale de soufflerie (en vertical) pour réduire « l’effet de bouchon ».
La compétence est bien au rendez-vous, et comme les prix demandés sont environ 10 fois inférieurs à ceux pratiqués par les très grandes souffleries (constructeurs ou autres), le CMEFE et son personnel sont très sollicités (Le professeur Haas fait d’ailleurs partie de l’équipe chargée d’auditer une partie des moyens de calculs aérodynamiques des écuries de F1).


Cela ne les a pas empêché de nous accorder un peu de leur temps, par pure passion, pour évoquer non seulement les travaux réalisés sur la NCS Rapid Inside, mais également aborder des sujets aussi divers que le lac artificiel de Mc Laren pour refroidir sa soufflerie ou les ailerons de la Ducati MotoGP de Valentino Rossi...

Tous nos sincères remerciements au professeur Haas et à son équipe.

CMEFE
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