Design de la coque
Introduction
Depuis la saison 2011-2012, l’équipe possède une nouvelle coque. Plusieurs raisons nous ont amené à vouloir changer de coque. Parmi celles-ci, la coque précédente était vieille, fissurée, après 4 ans de fidèle service. Aussi, de nouveaux projets (nouveaux pneus, intégration de cache-roues structuraux, modification du camber) ont été amené et nécessitaient certaines modifications dans la forme de la coque. De plus, la possibilité d’utiliser le Colosse, le superordinateur de l’Université Laval, donnait la possibilité à l’équipe de procéder à des simulations numériques d’envergure à l’aide de logiciels de CFD (Computational Fluid Dynamics), ce qui laissait croire qu’il était possible d’améliorer les performances aérodynamiques du véhicule en itérant sur plusieurs modèles.
Objectifs
Les nouveaux pneus que l’équipe souhaitait utiliser sont conçus expressément pour les compétitions de Supermileage et entraînent beaucoup moins de perte par roulement que les pneus utilisés précédemment. Cependant, ces nouveaux pneus sont plus larges d’environ un centimètre comparativement aux anciens. La coque précédente était trop étroite pour que ces pneus puissent être utilisés. Un des objectifs lors de la conception de la nouvelle coque était donc de rendre possible l’utilisation de ces pneus. Par ailleurs, une attention a été portée à l’espace disponible au niveau des roues avant en vue d’incorporer des cache-roues intérieurs structuraux.
Il était également proposé de réduire le camber des roues, c’est-à-dire l’angle avec lequel les roues s’inclinent vers l’intérieur du véhicule. Celui-ci était de 8 degrés sur l’ancienne coque. Cela permettait d’arrondir la forme générale du véhicule. De plus, en raison d’un règlement de compétition voulant que l’empattement du véhicule soit de 50 centimètres au minimum, c’était la meilleure façon de réduire l’aire frontale du véhicule. Cependant, avec le nouveau véhicule, on a voulu introduire des pneus avants plus larges et des cache-roues structuraux. Ainsi, pour conserver l’angle de 8 degrés en s’assurant que la pilote ait assez d’espace, il aurait fallu avoir un empattement de plus ou moins 60 cm. Il a alors été proposé de réduire le camber à 1,5 degrés. Cela a eu pour effet de nous permettre de réduire l’empattement à plus ou moins 55 cm et ainsi de diminuer l’augmentation de l’aire frontale. Aussi, plus les roues sont droites, plus les pertes dues au roulement des pneus sont faibles, tel que montré par des tests effectués par la célèbre équipe PAC-Car (ETH Zurich). Ainsi, les pertes dues au frottement de roulement sont réduites d’environ 10 % en diminuant l’angle d’inclinaison des roues de 8 degrés à 1,5 degrés. Il faut savoir qu’une grande partie des pertes du véhicule provient du frottement des roues.
Il était également souhaité d’améliorer l’accessibilité au compartiment moteur en agrandissant celui-ci et en abaissant la découpe du capot.
Évidemment, l’équipe avait aussi pour but d’améliorer l’aérodynamisme. Pour ce faire, l’objectif était de commencer par tenter d’obtenir une forme similaire à l’ancienne coque puis d’effectuer diverses modifications en analysant les impacts de ces changements avec des simulations numériques.
Résultats
Bien que l’ancienne coque et le nouveau modèle aient des allures générales semblables, tous les objectifs énumérés plus haut ont été atteints avec succès.
Nouvelle coque
Ancienne coque
Au final, l’aire frontale de la coque a dû être augmentée de 25 % pour respecter les nouvelles contraintes. Toutefois, la force de trainée a tout de même pu être réduite de près de 15 % ce qui entraîne une réduction du coefficient de trainée d’environ 30 %.