Ducati est l’équipe qui a commencé à faire de la recherche et du développement en matière d’aérodynamique appliquée aux motos bien avant quiconque dans le monde. Ils ont été les premiers à introduire des innovations aérodynamiques dans la plus importante compétition de motos au monde. Et ceci est un fait.
Le développement des méthodologies aérodynamiques est inévitablement lié à Ducati Corse et aux prototypes de MotoGP, crées pour un contexte où chaque millième de seconde peut faire la différence et où le niveau pour atteindre l’excellence est très élevé.
Même au-delà de 300km/h, les prototypes MotoGP sont encore capables d’accélérer fortement. À cette vitesse, la pression du vent – ou traînée aérodynamique – à l’avant de la machine allège considérablement le poids sur la roue avant, et l’ajout d’accélération peut entraîner une instabilité, voire un décollage de cette même roue.
Le système anti wheeling ne s’occupe-t-il pas de cela ? L’anti wheeling ne sert pas à ramener perpétuellement la roue avant au sol. Il fonctionne en réduisant suffisamment la puissance pour que l’extrémité avant retombe sur la piste. La réduction de la puissance ralentit l’accélération de la moto. C’est ce qu’on peut appeler un cercle vicieux : il ne faut pas trop de puissance pour ne pas engendrer de wheeling qui demanderait l’intervention de l’anti wheeling, mais il faut tout de même suffisamment de puissance pour aller plus vite que ses concurrents.
Pour résoudre ces problèmes d’instabilité à grande vitesse et de wheeling intempestifs, Ducati a intégré en 2016 sur ses carénages de minuscules winglets d’appui. Toutes les autres équipes ont suivi dans l’année.
A quoi servent les winglets ?
Sur les avions, les ailes produisent une portance qui permet de voler, mais sur les véhicules terrestres, les systèmes d’ailes inversées apportent un appui aérodynamique fort pour empêcher le décollage. En 1978, alors que le coureur Mike Baldwin roulait à plein régime sur le circuit canadien de Mosport sur une Yamaha TZ750, l’avant était devenu si léger qu’il devait aller chercher le frein arrière pour le ramener sur Terre. Les MotoGP actuelles font plus du double de la puissance du TZ750 mais ne pèsent que 12% de plus. Elles ont besoin d’appuis – pas dans les virages, comme en Formule 1 – mais lorsqu’ils sont en ligne droite.
Autrefois, le seul objectif du développement aérodynamique sur une moto était de réduire la traînée, augmentant ainsi la vitesse de pointe. La production d’appui aérodynamique est une nouvelle évolution dans le domaine du 2 roues.
Les pilotes ont tout d’abord été assez réticents à l’apparition de ces ailerons et ont soulevé le danger potentiel qu’ils généraient. Dani Pedrosa les a comparés à des couteaux, quant à Bradley Smith et Cal Crutchlow, ils ont demandé leur suppression des carénages.
La Honda RC213V de Marc Márquez en 2016 était équipé d’ailerons type « couteaux »
Un an plus tard, le directeur technique de la FIM, Danny Aldridge, a précisé que ni lui ni les fabricants ne souhaitaient des règles si restrictives concernant l’aérodynamique. Par conséquent, l’interprétation des règles est devenue plus souple, en accord entre la FIM et les constructeurs. Les winglets actuels ne ressemblent donc plus à des couteaux, mais ont maintenant des plaques à leur extrémité et ont commencé à apparaitre autour de la partie avant du carénage, s’étendant vers l’arrière.
Depuis lors, les commentaires des pilotes sont allés de « Je ne pouvais pas faire la différence » à « Ils rendent les virages un peu plus difficiles » puis à « Je pense qu’il y a un avantage. » L’appui est utile car sinon il aurait été abandonné, vu le cout de développement, mais ce n’est guère une révolution.
Quelle est la forme d’aileron idéale ?
Les ailes tronquées sont inefficaces parce que la haute pression sur leurs surfaces supérieures déborde sur leur pointe, s’enroulant autour de celle-ci dans la zone de basse pression sous le winglet, produisant un « vortex de pointe » qui réduit la portance et la force d’appui tout en perturbant l’air derrière la moto.
Un vortex de pointe perturbe l’écoulement d’air et donc l’aérodynamique globale de la moto
Lorsque l’air circule autour d’un objet bombé en mouvement, il doit accélérer car le trajet d’écoulement autour de l’objet est plus long que la longueur de cet objet lui-même. Cet écoulement accéléré autour du nez incurvé d’un carénage est un endroit idéal pour les winglets car le potentiel de production de portance augmente au carré de la vitesse, comme nous l’avions vu dans notre article sur l’aérodynamique.
Il semble qu’un nouveau concept soit appliqué au problème des appuis : il est nommé l’ascenseur vortex. Prenons l’exemple d’un Mirage 2000. Lorsqu’une aile delta est soumise à des angles d’attaque légèrement plus élevés qu’à l’accoutumé – généralement des angles supérieurs à 7 degrés – une séparation d’écoulement se produit à l’avant-garde. Au lieu que la séparation du débit se produise en aval près du bord de fuite, comme cela se produirait dans le cas d’une aile rectangulaire, le roulis des tourbillons induit une faible pression sur la surface supérieure de l’aile et améliore la portance, en faisant monter l’avion. Ce phénomène est appelé ascenseur vortex et contribue à un angle de décrochage élevé.
De tels tourbillons, avec des pressions assez faibles au cœur (une tornade n’étant qu’un dangereux vortex naturel), en abaissant la pression au-dessus de l’aile, peuvent grossièrement doubler la portance à des angles d’attaque élevés tels que 30 degrés. Cet ascenseur n’est pas gratuit – il faut de la puissance pour pousser l’aile et le système de vortex dans les airs.
Des ingénieurs de chez Ducati examinent une maquette de la Superleggera V4 en soufflerie. Celle ci est équipée d’une peinture spécifique, dont le but est de se rendre compte de la direction des flux d’air, à l’image des écoulements d’air recréés en soufflerie
Dans le cas des F1, à grande vitesse, jusqu’à 60% de la puissance du moteur est consommée dans la génération d’appuis, ce qui laisse 40% pour surmonter la résistance à la traînée et au roulement de la voiture elle-même. C’est le prix de la force d’appui aérodynamique qui permet à de telles voitures de passer si rapidement en courbe, et aux pilotes de prendre quelques G au passage. En MotoGP, le coût en puissance est beaucoup moins élevé car l’objectif d’appuis est différent et assez limité : amélioration de la stabilité et capacité de continuer à accélérer à très grande vitesse. (C’est pourquoi les MotoGP ont des vitesses de pointe plus élevées que les F1)
Est-ce vraiment efficace ?
Des données chiffrées sont bien évidemment confidentielles, surtout concernant le MotoGP. Mais dans une vidéo en streaming, le pilote d’essai Ducati, Alessandro Valia, a fourni les valeurs réelles de la force d’appui produite par les winglets à différentes vitesses sur le StreetFighter V4 :
L’impact des ailerons n’est pas négligeable (Source : Ducati)
Pour le Streetfighter V4, les spécialistes de Ducati Corse en collaboration avec le Centre Ducati Style, ont développé et conçu des ailerons qui garantissent une stabilité maximale aussi bien à grande vitesse qu’au freinage et atténuent le flottement de la roue avant en accélération, limitant autant que possible les interventions sur le châssis, afin d’avoir un comportement agile et rapide en terrain mixte.
Afin de réduire autant que possible les débordements latéraux, l’équipe d’aérodynamique a décidé d’adopter une configuration « biplan » d’envergure limitée avec des ailerons travaillant indépendamment.
Quand on voit l’effet aérodynamique de si petits ailerons, on imagine aisément que ceux des prototypes MotoGP sont encore plus efficaces. Et c’est le cas. Sur la Superleggera V4, équipée des ailerons de la Ducati GP16, ils sont inclinés vers l’avant pour augmenter leur effet (grâce à l’ascenseur vortex vu ci-dessus), les ailerons génèrent 28 kg d’appui à 270 km/h, dont 20 kg sur la roue avant et 8 kg sur la roue arrière.
La Ducati Superleggera V4 est équipée des ailerons de la GP16
Les ailerons offrent également des avantages en termes d’évacuation thermique en augmentant l’efficacité des radiateurs à eau et à huile, respectivement de +2% et +10%.
L’effet anti wheeling de cette force d’appui est évident, et ce n’est pas sans nous rappeler la célèbre remarque de Valentino Rossi: « Wheeling is our ennemy » (Le wheeling est notre ennemi). Lorsqu’une moto est en wheeling, il est très difficile de tourner. Ce n’est pas grave si vous considérez les wheelings comme un jeu, mais si vous essayez de grappiller le moindre millième sur piste, ne pas avoir de direction est un gros problème.
La peinture fluo permet de se rendre compte de l’écoulement de l’air sur les ailerons
Les aides à la conduite électroniques ont été une excellente évolution pour une industrie de la moto qui ne dispose pas actuellement des niveaux de vente pour créer des modèles entièrement nouveaux tous les deux ans. Les constructeurs nous allèchent désormais en ajoutant quelques puces électroniques et des embouts de guidon en carbone, ce qui est beaucoup moins cher que les nouveaux moules utilisés pour le moulage sous pression de carter flambants neufs.
De même, l’ajout d’ailerons à l’aspect mystérieux aux motos de production haut de gamme peut créer de nouvelles directions de développement en termes de style et attirer les acheteurs qui auraient « les mêmes appuis qu’en MotoGP », même si peu d’entre eux passent du temps au-dessus de 300 km/h.
Crédit photo : Ducati
