Quel becquet avant automobile améliore l’aérodynamique du véhicule ?

Comment une lèvre avant automobile améliore l'aérodynamisme : principes physiques fondamentaux et fonction

Gestion de la séparation de l'écoulement d'air et réduction de la pression sous le châssis

La lèvre avant d’un véhicule automobile fonctionne essentiellement comme une barrière qui aide à rediriger l’air qui s’y précipite. Lors de la conduite à haute vitesse, l’air a tendance à se séparer de la zone du pare-chocs avant, ce qui crée de la turbulence et forme des zones de basse pression sous la carrosserie. Cela génère effectivement des forces de portance susceptibles de réduire la stabilité du véhicule en cours de roulage. Que se passe-t-il lorsque l’on prolonge le profil du pare-chocs ? Eh bien, la lèvre avant retarde ce phénomène de décollement de l’écoulement, permettant à l’air de suivre plus étroitement la forme du véhicule au lieu de s’en détacher trop rapidement. Un autre avantage est qu’elle limite la quantité d’air aspirée vers l’espace situé sous la caisse, réduisant ainsi la pression sous-carrosserie d’environ 12 % par rapport aux véhicules dépourvus de telles lèvres. Cette différence de pression atténue les effets indésirables de portance, maintenant ainsi les pneus correctement au sol. En outre, l’écoulement d’air plus laminaire contribue à réduire la traînée causée par la formation aléatoire de tourbillons résultant d’un écoulement chaotique de l’air sous la face inférieure des véhicules.

Génération de force d'appui et réduction de la portance à l'essieu avant

Les lèvres de pare-chocs avant génèrent une véritable force d'appui en modulant les différences de pression de l'air. Lorsque l'air s'accélère sur la partie supérieure courbée de la lèvre, il y crée une pression plus faible, conformément au principe établi par Bernoulli il y a longtemps. Parallèlement, l'air situé en dessous se déplace plus lentement et conserve une pression plus élevée. Cette différence de pression pousse les roues avant vers le sol. Des essais en soufflerie montrent que des conceptions performantes peuvent accroître l'adhérence des roues avant de l’ordre de 15 à 30 % environ à une vitesse d’environ 100 km/h (60 mph). Cela contribue à contrer la tendance des pneus avant à perdre contact avec la route lors de virages serrés à grande vitesse. Le meilleur avantage ? Ce poids supplémentaire provenant du flux d’air, et non de pièces lourdes, permet aux conducteurs d’obtenir un retour de direction amélioré sans nuire au fonctionnement de la suspension ni au confort sur les routes ordinaires.

Paramètres de conception de la lèvre avant automatique influençant les performances

Choix du matériau : fibre de carbone contre plastique ABS pour la rigidité et la constance

Le choix des matériaux fait toute la différence en ce qui concerne la résistance aérodynamique d’un élément et sa durabilité dans le temps. Les composites en fibre de carbone offrent une rigidité nettement supérieure par rapport à leur masse, généralement deux à quatre fois meilleure que celle du plastique ABS classique. En outre, ils se dilatent très peu sous l’effet de la chaleur, ce qui leur permet de conserver leur forme même lorsque les températures montent sur la piste pendant les longues courses estivales, où les températures de la chaussée peuvent dépasser 60 degrés Celsius. À l’inverse, l’ABS est moins coûteux et assez résistant aux chocs, mais il commence à se déformer dès que la vitesse dépasse environ 120 kilomètres par heure. Cette déformation perturbe les écoulements d’air autour du véhicule et rend plus difficile la prédiction de la portance négative générée. Le problème s’aggrave du fait que l’ABS se dilate considérablement à chaud, parfois jusqu’à 1,5 %, ce qui provoque un décalage de position des éléments tels que les lèvres ou les ailerons par rapport aux pare-chocs, annulant ainsi tout l’objectif d’une gestion efficace de l’écoulement d’air.

Compromis géométriques : effets de la hauteur, de la largeur et de l’angle de la lèvre sur l’appui et la traînée

L’optimisation de la géométrie de la lèvre exige un équilibre entre des objectifs aérodynamiques contradictoires :

• Hauteur : Les lèvres de moins de 50 mm apportent un bénéfice négligeable en termes d’appui et peuvent même accroître la portance ; celles dépassant 75 mm génèrent un appui important, mais augmentent sensiblement la traînée. La plage de 50 à 75 mm offre le meilleur compromis pour les applications hautes performances homologuées pour la route.
• Largeur : Les lèvres pleine largeur améliorent le contrôle de l’écoulement d’air transversal, mais ajoutent 2 à 4 % de traînée par rapport aux conceptions effilochées ou découpées autour des roues.
• Angle : Des angles d’attaque compris entre 60° et 100° dirigent le plus efficacement l’écoulement d’air autour des pneus tout en réduisant les turbulences sous le véhicule, maximisant ainsi l’appui par unité de traînée.

Même de faibles ajustements de position — tels qu’un repositionnement vertical de 5 mm — peuvent modifier l’appui sur l’essieu avant de jusqu’à 8 %, soulignant l’importance d’un montage précis et d’un alignement rigoureux avec la hauteur de caisse d’origine et le contour du pare-chocs.

Lèvre avant automobile vs. déflecteur d’air : comparaison des performances aérodynamiques en conditions réelles

Données d’essai en soufflerie de la BMW M2 Competition : gain de 12 % de portance à l’essieu avant

Les essais en soufflerie ont montré que, équipée d’un becquet avant correctement intégré, la BMW M2 Competition générait 12 % de portance supplémentaire à l’essieu avant à des vitesses d’environ 160 km/h par rapport à la configuration avec uniquement le déflecteur d’air standard installé. Quelle en est la cause ? La conception allongée du becquet améliore l’étanchéité à l’avant du véhicule tout en déviant l’air rapide loin de la zone située sous la carrosserie. Cela contribue à réduire les forces de portance indésirables et à maintenir une stabilité directionnelle constante, même dans les virages soumis à de fortes accélérations latérales. En pratique, le conducteur bénéficie d’un comportement plus prévisible des pneus, car les surfaces de contact conservent une répartition de pression cohérente dans diverses conditions de conduite.

Télémétrie sur piste de la Porsche 911 GT3 RS : stabilité à haute vitesse au-dessus de 180 km/h

Les essais sur piste avec la Porsche 911 GT3 RS ont révélé un aspect intéressant concernant ces lèvres avant automatiques. Lors du passage de grands virages fluides à des vitesses supérieures à 180 km/h, les véhicules équipés de ces lèvres présentaient environ 23 % moins de déplacement latéral que ceux dotés de seuils avant classiques. Ce gain s’explique par la capacité de la lèvre à maintenir l’écoulement d’air collé à la carrosserie, même à des vitesses extrêmes où les seuils avant conventionnels commencent à perdre leur efficacité. Cela se traduit par une moindre instabilité à l’avant et l’absence de turbulences gênantes dues au vent. Des conducteurs expérimentés ayant testé ce système ont remarqué qu’ils devaient corriger moins fréquemment leur direction lors de freinages brutaux depuis des vitesses de 200 km/h. Selon leurs rapports, les ajustements nécessaires étaient réduits d’environ 15 %, ce qui témoigne d’un comportement plus prévisible à l’avant et d’un meilleur équilibre global lorsque le véhicule est poussé à la limite de son adhérence.