Le carénage

Histoire du carénage

S’il participe peu à la rigidité mécanique de la moto, il facilite la pénétration dans l’air d’un véhicule en mouvement. Il canalise les flux d’air.

Bien que le mot « carénage » s’applique plus spécifiquement à l’aérodynamisme, nous utiliseront ce terme pour désigner tous les éléments de la carrosserie.

Comme tous les autres éléments majeurs de la moto, à l’origine le « carénage » étaient plus que basique.

Les premiers éléments de carrosserie furent le réservoir et le garde boue.

Ces deux éléments restèrent très longtemps les seules pièces de carrosserie des motos.

Si à l’heure actuelle un réservoir ou un garde-boue est profilé pour être un élément de carénage et non plus de carrosserie, il a fallut attendre de nombreuses années pour que ce genre d’évolution se fasse.

En fait il y a encore pas si longtemps, le seul but du réservoir était de contenir le carburant; et la fonction du garde boue était d’éviter les diverses projections de la roue sur le pilote.

A quoi sert le carénage

De nos jours la fonction principale du carénage est d’améliorer « l’aérodynamisme » de la moto.

L’aérodynamisme s’exprime, en simplifiant, de la façon suivante:

L’air exerce sur un corps en mouvement des forces de frottement. (Viscosité)

L’air exerce aussi sur ce même corps en mouvement: Des surpressions à l’avant, et des dépressions à l’arrière.

Le solide doit donc vaincre deux forces: Celle du frottement, et celle du déplacement d’air.

L’air qui se trouve à l’avant doit être déplacé à l’arrière du véhicule.

Plus le véhicule oppose de résistance à l’air, plus il doit dépenser d’énergie pour arriver au même résultat qu’un véhicule aérodynamique.

Aérodynamisme

Les flux d’air circulent mal

Aérodynamisme

Les flux d’air glissent sur la forme

Le CX & SCX

La traînée est une force qui s’exprime en Newton (N)

T = 1/2 (r.V2S.Cx)
S: Surface frontale en m2.
r: Densité de l’air (g/m3).
V: Vitesse en m/s.
Cx: Coefficient de traînée.

Aérodynamisme

La puissance aérodynamique dissipée se calcule par la formule:

W = 1/2 (r.V3.S.Cx)

Pour calculer la pénétration dans l’air on parlera de CX: (Un coefficient sans dimensions)

Le Cx est le coefficient de traînée, de résistance à l’avancement. Pour qu’un véhicule soit doté d’une bonne aérodynamique le CX doit être faible.

Le SCxest le produit de la surface frontale par le coefficient de trainée. (Soit le Cx) Il faut qu’il soit le plus petit possible.

En ce qui concerne l’aérodynamique des voitures ou de l’aéronautique, peu de paramètre sont applicables.

Si on fait une comparaison entre une voiture et une moto. Plusieurs principes de l’aérodynamisme de la voiture ne s’appliquent pas:

  • L’effet de sol: Sur les Formule 1 ou les « supercars ».
  • Les ailerons, jupes et autres spoilers.

Un voiture vire « à plat », du moins dans l’absolu. La stabilité d’une voiture est verticale.

Pour la moto, la prise d’angles est inévitable à la moindre courbe.

Si on appliquait des ailerons sur une moto, au moindre changement de cap vertical, la moto serait déséquilibrée. Pire, équipée d’ailerons, la moto perdrait l’adhérence de ses pneumatiques en virage encore plus rapidement que si elle n’avait pas d’ailerons…

En virage la moto vire en prenant de l’angle. Plus sa vitesse sera élevée plus l’angle se refermera.

Aérodynamisme

1000 HONDA CBR HRC avec Nicky Hayden

1000 HONDA CBR HRC avec Nicky Hayden

L’aérodynamisme

Sur une moto, il se divise en trois régions distinctes.

L’avant:

Le centre:

  • Les flancs
  • Le dos du pilote

L’arrière:

Différences d’aérodynamisme:

Exemple entre une Yamaha R1 et une Aprilia RSV:

La Yamaha R1 est une moto très fine.

Pourtant, il lui faudra 13 chevaux de plus qu’une Aprilia RSV pour atteindre les 260 Km/h.

Il faut moins de puissance à l’Aprilia, grâce à son excellent SCx de 0,3010.

Comme quoi il ne suffit pas d’avoir que des chevaux pour rouler vite!!!

Le carénage en soufflerie

Pénétration du carénage dans l'air

La soufflerie est un procédé qui permet de voir l’écoulement d’air à la surface d’un carénage.

En soufflerie, on représente l’air par divers moyens. Cela permet de le matérialiser sur le carénage et du coup de voir:

  • L’écoulement de l’air. (En Bleu)
  • Quels sont les endroits ou il se crée des turbulences, et donc des trainées.
  • S’il joue son rôle extracteur de chaleur correctement. (En Orange)

Exemple de matérialisation: Fumée, Eau pulvérisée, Fils de laine collés au carénage avec une soufflerie.

Schéma de pénétration du carénage dans l'air

Schéma de pénétration du carénage dans l’air

En pratique, sur la surface d’un carénage se trouve une « enveloppe » d’air.

Cette couche, appelée « couche limite » adhère à la paroi.

Cette couche limite forme un petit matelas d’air, stable, qui fait effet de « lubrifiant ».

Son but est de laissé glisser l’air qui épouse parfaitement la forme du carénage.

Ces vingt dernières années le carénage est passé du stade « protection du pilote » au stade « aérodynamisme ».

Tous les éléments de la moto doivent être étudiés avec soins, que ce soit la bulle ou les rétroviseurs, qui sont des éléments « saillants » de la moto, aux éléments en « creux », comme les prises d’air.

Pression et dépression

Pression de l'air sur le carénage

Pression

Tous les véhicules qui doivent « déplacer » de l’air quand ils avancent, créent une pression sur le volume d’air qu’ils poussent. Et un « vide » que l’on nomme dépression à l’endroit qu’il quitte.

Dans l’absolu ce n’est pas visible. Mais dans la pratique il faut aider à canaliser ces flux d’air pour qu’ils se déplacent le plus rapidement possible de l’avant à l’arrière de la moto, et ce sans créer trop de perturbations.

La zone de pression est le plus couramment localisée sur l’avant et les côtés du carénage.

Les zones de dépression sont localisées derrière les roues.

La dépression derrière la roue avant est utilisée comme extracteur d’air en alimentant en air les surfaces de refroidissement.

Dépression due au passage dans l'air

Dépression

Compléments de carénage

Garde boue avant

Quelques fois, ils sont munis de déflecteurs qui permettent de dévier les turbulences causées par la fourche et les freins.

Garde boue avant

Garde boue avant de sportive

Ils peuvent, mais c’est assez rare, servir de conduit de refroidissement pour les freins.

Tête de fourche

Elle possède, sur de plus en plus de sportives, une admission d’air forcée, dans le but de « suralimenter » la carburation en air frais.

Les rétroviseurs

Toute pièce proéminente est obligatoirement source de prise au vent. Et doit de préférence être profilée.

Les rétroviseurs et les clignotants sont directement concernés par ce constat.

Donc certains constructeurs ont donc intégré ces deux éléments dans une seule et même pièce.

La bulle

Sûr de plus en plus de basique demi-carénées ou de GT, le bulle possède une ouverture qui permet de gérer les pressions et les dépressions causées par sa simple présence.

Flancs de carénage:

Sur la moto carénée en générale, et sur les sportives en particulier, on trouve des aérations qui servent à l’extraction d’air chaud dégagé par le moteur.

Aération de carénage de sportive

Aération de carénage de sportive

Certaines grosses GT ou GT sportives comportent un « raccord » de carénage qui relie les flancs au réservoir passant par dessus le cadre..

Certains flancs, sur les GT ou les utilitaires carénés possèdent des « fusibles » de carénage. Ces appendices (généralement profilés) servent à épargner les flancs de la moto en cas de chute. En effet c’est uniquement cette pièce qui casse.

Il n’est pas rare de voir certains « fusibles » jouer aussi le rôle de stabilisateur à haute vitesse.

Sur les motos à moitié carénées, il n’est pas rare de voir un sabot moteur. Si son côté esthétique est indéniable, il a d’autres fonctions, soit celui de bac « récupérateur » d’huile. (Utilisé surtout en compétition) soit celui de canaliser la dépression causée derrière la roue avant.

La coque arrière

On y retrouve des formes favorisantes l’écoulement de l’air due aux perturbations générées par le pilote. Que ce soit un écoulement latéral, Ou un écoulement depuis le dos du pilote.

Sur les sportives possédant un ou des échappements sous la selle, la coque arrière est souvent munie d’aérations.

Aérations au niveau de la coque arrière

Aérations au niveau de la coque arrière

Les matériaux utilisés

Si une carrosserie de voiture est généralement en acier, il n’est pas vraiment concevable d’en faire de même sur les motos.

Et pour cause, une moto doit être légère.

Pour obtenir plus de légèreté, on a remplacé l’acier et la fonte par de l’aluminium pour la partie cycle, et le partie mécanique…

Eventuellement l’aluminium peut même être aussi remplacé par du Magnésium, voir du titane…

Dans la recherche de l’allégement de poids d’une moto, le carénage est lui aussi concerné.

Si on a longtemps utilisé l’acier pour les pièces de carrosserie des motos, maintenant, on utilise principalement des matériaux tel que la fibre de verre ou l’ABS, voir même le carbone.

Apparue vers la fin des années 1960, la fibre de verre a vu son utilisation sur les deux roues que tardivement.

La fibre de verre, l’ABS et le carbone ont tous les trois un avantage en commun: Le formage d’élément dans un moule.

Si la fibre de verre à été utilisé en son temps, elle a été remplacée par des dérivés du plastique tel que le PVC, ABS ou polycarbonate.

On peut aussi retrouver du Kevlar; qui peu absorber les impacts et les chocs.

Le casque

Le casque est un élément qui participe à l’aérodynamisme global de l’ensemble: Moto +Pilote.

Son aérodynamisme n’est flagrant que dans le cadre des motos sportives ou semi sportives, ou il participe à l’écoulement de l’air.

Les matériaux qui composent un casque sont en général du polycarbonate multifibre, des fibres composites, ou du carbone.

Pour éviter une surchauffe de la tête du pilote, qui lui ferait fondre les plombs, ce qui lui ferai faire n’importe quoi, les ingénieurs on apposé sur les casques des aérations qui facilite la dispersion thermique.

Sérieusement, certain casques disposent de système de ventilation ou d’appendices aérodynamiques.

D’une manière générale les casques sont eux aussi profilé pour l’écoulement de l’air.

Aérodynamisme d'un casque moto

Aérodynamisme d’un casque moto