Trainée

  • La trainée est, dans le domaine automobile, la force qui s'oppose à l'avancement du véhicule dans l'air. Les constructeurs sont donc dans l’obligation de diminuer la traînée, force à l'origine d'une augmentation de la consommation en carburant et d'une baisse des performances. Cette force s’exerce de façon horizontale, dans le sens inverse de l’avancement du véhicule et le point d’application est le centre de gravité du véhicule.
  • Cette traînée Fx s'exprime: Fx = 1/2 × p × V² × S × Cx

 - p masse volumique de l'air en kg/m3 (environ 1.2 kg/m3 sa masse volumique varie en fonction de la pression, de la température et du taux d’humidité)

 -V vitesse du véhicule par rapport à l'air en m/s (si le vent souffle de face, on additionne la vitesse de la voiture à celle du vent et s’il souffle de dos on soustrait la vitesse du vent a la vitesse du véhicule).

 -S maître-couple ou section transversale maximale du véhicule en m² pour calculer cette surface, on utilise la formule suivante : S = 0,9 * l * h, avec l la largeur du véhicule à l’avant, et h la hauteur totale du véhicule.

 -Cx coefficient de trainée (Le Cx des voitures varie entre 0,04 et 0,7)

 

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  • Par exemple un SUV (Cx = 0,38 et S = 2,70 m2) roulant à 130 km/h :

Fx = 0,5 × 1,2 × (36,11)² × 2,70 × 0,38 = 802,7 N

Une citadine (Cx = 0.3 et S = 1.75 m2) roulant à 130km/h :

Fx = 0.5 × 1,2 × (36,11)² × 1.75 × 0,3 = 410,7 N

  • Généralement la traînée se décompose en:

- 65 % pour la traînée de « forme »: due à la forte pression à l’avant du véhicule et au vide partiel laissé par le véhicule après son passage formant une traînée ayant pour conséquence de l'« aspirer » dans la direction opposée à son mouvement.

 

- 15 % pour la traînée de frottement, c'est la résistance des roulements du véhicule

- 5 % pour la traînée « interne » (refroidissement, moteur, circulation d’air dans l’habitacle…)

- 5 % pour la traînée de « peau » due à la viscosité de l'air.

- 10 % pour la traînée associée à la portance ou trainée « induite »

Pour réduire la trainée, seul la section transversale peut etre réduite, mais c’est souvent difficile pour des questions de confort et de sécurité. Donc ils essayent essentiellement de réduire le Cx.

Le Cx est étudié en soufflerie avec des prototypes. La voiture parfaite devrait avoir la forme d'une goutte d'eau de 5 m de longueur. Elle devrait être ronde à l'avant et, vers l'arrière, aller en se resserrant sur toute sa longueur.

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  • Cependant celle-ci est impossible à réaliser car il y a beaucoup de contraintes notamment en sécurité et en fonctionnement qui sont incompatible à la forme en goutte d’eau. Les voitures courantes, elles, sont dites "tronquées" à l'arrière et, à cet endroit, l'écoulement de l'air se détache de la trajectoire normale et provoque des turbulences qui sont responsables de 20% de la résistance à l'avancement lorsque le véhicule se déplace à 90 km/h.