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Moteur sans balais pour soufflerie, marché des voitures de course automobile, F1, en-tête

Cinq tonnes de poussée

Quiconque veut participer à la Formule 1 travaille pratiquement sans relâche en vue d'améliorer la voiture et de trouver la meilleure configuration possible pour la prochaine course. À partir de 2026, Sauber sera l'écurie d'usine d'Audi et participera au championnat de F1. Actuellement, les experts suisses du sport automobile font partie de l'équipe Alfa Romeo F1 Team Stake. Pour mettre au point la meilleure configuration aérodynamique possible, ils disposent de leur propre soufflerie à Hinwil, près de Zurich (Suisse).

Moteur sans balais pour test en soufflerie, marché des voitures de course automobile, F1

Construite en acier, l'installation est un circuit fermé de 140 mètres de long. À l'intérieur, une turbine de 3 000 kilowatts génère une poussée pouvant aller jusqu'à cinq tonnes. Ce vent artificiel est transformé en flux d'air uniforme à l'aide de grilles et de nids d'abeille de réglage, puis guidé dans la chambre d'essai. Là, il est poussé contre le revêtement extérieur de la maquette, simulant ainsi la résistance qui se produit dans les conditions réelles de la course. « Le règlement ne nous autorise pas à tester la voiture de course elle-même. », explique Peter Herrsche, directeur de la soufflerie du groupe Sauber. « Toutefois, l'utilisation d'une maquette présente des avantages considérables, car cela nous permet de travailler avec beaucoup plus de flexibilité et d'efficacité. Contrairement à la voiture réelle, la maquette dispose également de suffisamment d'espace à l'intérieur pour les instruments de mesure dont nous avons besoin afin d'obtenir des informations détaillées lors des essais. »

La maquette fait 60 % de la taille réelle et mesure environ trois mètres de long. Dans la soufflerie, elle se tient ou plutôt « se déplace » sur une piste roulante. Il s'agit d'une bande mobile dotée d'un revêtement imitant celui d'une piste de course (et incroyablement chère selon les experts) qui peut atteindre 300 km/h. Grâce à un dispositif complexe de fixation au système de mouvement, la maquette peut simuler toutes les manœuvres actives d'une voiture sur la piste, de l'accélération au freinage, en passant par les virages et les glissements. La turbine fournit le vent de face correspondant à la vitesse de la piste roulante. Une déportance aérodynamique agit sur les pneus. La traînée affecte la voiture comme lors d'une course réelle, par exemple, de façon radicalement différente dans les virages et sur les longues lignes droites.

« Le DRS ne peut être utilisé que sur quelques sections du circuit. », explique Peter Herrsche. « Cependant, cette position de l'aileron peut signifier une différence de 25 kilomètres par heure lors d'un dépassement. » DRS est l'abréviation de Drag Reduction System (ou système de réduction de la traînée) : La modification de l'angle du volet supérieur de l'aileron arrière réduit la traînée. Le règlement complexe de la Formule 1 ne l'autorise qu'à des endroits précis et lorsque la distance avec la voiture qui précède ne dépasse pas une seconde.

Que le dépassement soit réussi ou non, l'aileron se replie immédiatement après la fin de la manœuvre incroyablement rapide, et la traînée et la déportance augmentent à nouveau. L'équilibre parfait entre ces deux variables est différent pour chaque circuit. Le spécialiste d'aérodynamique poursuit : « Sur le circuit extrêmement rapide de Monza, par exemple, nous voulons que la traînée soit la plus faible possible, mais dans les rues étroites de Monte-Carlo, nous avons besoin d'une déportance importante. »

Moteur sans balais pour les détails de la soufflerie, marché des voitures de course automobile

Instruments de mesure et « intuitiomètre »

Jusqu'à 350 points de mesure sous forme de sondes de pression dynamiques enregistrent la répartition de la pression sur la surface de la maquette. Les forces qui s'exercent sur les pneus ainsi que sur les ailerons avant et arrière sont mesurées à l'aide d'échelles spéciales. Une séquence de test de 15 à 20 minutes permet d'évaluer jusqu'à 70 éléments, tels que la position de l'aileron ou le comportement du dessous de caisse. Des variables telles qu'un réservoir de carburant plein ou vide ou des pneus neufs ou usés sont également simulées.

En outre, les ingénieurs en aérodynamique échangent constamment des informations avec l'équipe de course pendant les séances d'entraînement sur les circuits. Même si l'« intuitiomètre » du pilote ne fournit pas de données précises, il offre des informations indispensables pour trouver la configuration optimale. « Le pilote est la personne aux commandes et, en fin de compte, la voiture doit donc fonctionner de la manière qui lui convient le mieux. », souligne le directeur de la soufflerie. « Ses observations constituent ainsi une autre variable très importante à nos yeux. »

L'objectif est toujours d'obtenir la traînée la plus faible possible avec une répartition aussi uniforme que possible de la déportance, et ce, pendant toutes les manœuvres de conduite et dans toutes les situations imaginables. « Il faut imaginer la voiture elle-même comme une balance. », explique Peter Herrsche en décrivant l'un des défis spécifiques des essais. « Lors du freinage, le nez de la voiture plonge et l'effet de traînée change en conséquence. Dans le même temps, le dessous du véhicule ne doit pas entrer en contact avec la piste roulante. Sur une voiture de course, celui-ci est toujours très proche du sol et, sur la maquette, la distance diminue encore de 40 %. À la vitesse d'essai définie, cela causerait d'énormes dommages à la maquette et à la bande mobile. Nous devons être en mesure de contrôler dynamiquement ce mouvement de balancement de la maquette avec une précision d'un demi-millimètre. »

Moteur sans balais pour soufflerie, marché des voitures de course automobile

Pas le temps pour des problèmes techniques

Cela signifie, par exemple, que le réglage des ailerons doit se faire au dixième de millimètre près. C'est là que les entraînements de FAULHABER entrent en jeu. Lors d'un essai, huit entraînements sont utilisés au total. Six d'entre eux déplacent les éléments de fixation et de commande et deux autres sont affectés à l'orientation des ailerons. Lorsque l'espace est limité à l'intérieur de la maquette, les moteurs C.C. sans balais de la série 1226...B sont installés. Si l'espace est plus important, le modèle plus grand 2264...BP4 est utilisé avec le contrôleur de mouvement MCBL3002.

Ces entraînements fournissent le couple nécessaire avec le plus petit volume possible et peuvent être installés même dans des espaces restreints. Pour ajuster le dispositif de fixation de la maquette au plafond de la soufflerie, Sauber utilise le moteur sans balai le plus puissant de la gamme de produits FAULHABER : le modèle 4490...B qui est également équipé d'un contrôleur de mouvement, mais de la série MCBL3006 cette fois.

La précision des entraînements figure en tête de liste des exigences de Sauber. Cependant, elle est suivie de près par la durabilité et la fiabilité comme le souligne Peter Herrsche : « D'une part, le règlement limite la durée des essais en soufflerie. D'autre part, au cours de la saison de Formule 1, la prochaine course pour laquelle nous devons préparer la voiture n'est jamais très loin. Il ne faut pas perdre une minute et la technologie employée doit impérativement être fiable à 100 %. Depuis de nombreuses années, les moteurs de FAULHABER nous aident à atteindre ces objectifs pour notre plus grande satisfaction. »

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Produits

Servomoteurs C.C. sans balais
1226 ... B
Technologie 2-pôles
Détails sur le produit
Fiche technique (PDF)
Servomoteurs C.C. sans balais
2264 ... BP4
Technologie 4-pôles
Détails sur le produit
Fiche technique (PDF)
Servomoteurs C.C. sans balais
4490 ... B
Technologie 2-pôles
Détails sur le produit
Fiche technique (PDF)

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