L’importance de l’accord roues/pneus sur le gain aérodynamique

Pour ce deuxième volet d’article technique, je vais vous parler du gain aérodynamique des roues et de l’association avec les pneus ou des boyaux.

Composition roue

L’aérodynamisme des roues est l’un des gains les plus proéminents à qui veut optimiser la pénétration dans l’air de son vélo. Ces gains aérodynamiques sont exponentiels avec la vitesse du cycliste. Plus vous roulez vite plus ces gains seront importants.

Les différents organes d’une roue.

Les rayons :

Les rayons agissent beaucoup sur l’aérodynamisme d’une roue. En effet des gros rayons ronds (Type R-sys) agiront comme de vrais aero freins à haute vitesse. Il faut compter quasi 10w de perte sur une seule roue par rapport à des rayons classiques à 45 km/h. Des rayons ronds de plus petits diamètres peinent aussi à tirer leur épingle du jeu par rapport à des rayons plats. Les gains aérodynamiques sur les rayons sont de l’ordre de 15% (1).

Rayons

Comme on le voit sur cette image les rayons plats génèrent beaucoup moins de sillage que les rayons rond standards.
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2) La jante

La jante est la partie qui est le plus souvent mis en valeur par les fabricants. Sa forme, sa hauteur, sa largeur et bien d’autres paramètres peuvent influencer sa pénétration dans l’air.

La hauteur est un sujet très souvent abordé dans le choix d’une jante. Une jante trop haute sera problématique à utiliser en cas de grand vent, de même une jante très haute en montagne est peu agréable. Du fait de son inertie plus élevée et de sa plus grande rigidité à moyeux et rayons équivalents. En ce qui concerne l’aérodynamisme, chez la plupart des marques, une jante plus haute sera synonyme d’un meilleur aérodynamisme. En effet, une jante haute oblige le flux d’air à décrocher plus tard de la paroi de la jante et donc diminuer les turbulences aérodynamiques.

Chez Zipp par exemple, la trainée aérodynamique évolue avec la hauteur.

On remarque tout de même que le gain est élevé entre une jante de 20 mm et une jante de 38 mm puis s’amenuise au fur et à mesure. Une jante aux alentours de 40 mm me parait être un compromis poids/aérodynamisme/maniabilité intéressant.

Les tests en soufflerie des roues ont permis de cibler une forme de jante permettant une trainée moindre. La forme est quasi semblable chez tous les fabricants qui ont testé leurs jantes en soufflerie, c’est à une forme en « U ». Zipp innove en proposant une forme toroïdale, mais les résultats diffèrent peu des autres concurrents.

Quid du profil balle de golf sur les Zipp ?
La jante des Zipp est connue pour sa finition en profil balle de golf. Ce profil est très connu en aérodynamisme. Il permet un décrochement plus tardif du flux d’air le long de la jante et donc d’éliminer une partie des turbulences après la jante et donc d’améliorer la trainée.

Le gain aérodynamique des pneus
L’aérodynamisme des pneus est encore peu connu et représente des gains très marginaux. De ce que l’on sait des tests actuels, 80 % de la trainée est due à la largeur du pneu et de la jante, 15 % au dessin du pneu et 5 % à la rotation de la roue. L’effet le plus important est donc dû à la largeur du pneu et l’association avec la jante. Selon les tests en soufflerie et le brevet déposé par HED et Zipp , c’est une différence de 2 à 4 mm entre la taille du pneu et la largeur de la jante qu’il faut respecter.

Comparaison pneus

La jante test mesure 25mm de large, les meilleurs pneus sont donc bien conformes aux recherches de Hed et Zipp en 23mm. Les différences entre les différentes largeurs de pneus sont essentiellement dues au dessin des pneus. Les gommes collées sur les chapes cotons sont peu aérodynamiques dues aux turbulences que la gomme engendre. En effet le flux d’air décroche très rapidement après la gomme.

(1) Kyle, Chester R.; Zahradnik, Fred: Aerodynamic Overhaul. Streamline Your Body and Your Bike. Bicycling, Jun 1987, pp. 72 – 79 ;
(2) http://www.rouesartisanales.com/article-15087917.html ;
(3) http://flocycling.blogspot.fr/2016/04/flo-cycling-a2-wind-tunnel-tire-study.html .