Décomposer les gains de temps
Vous voulez aller plus vite contre la montre. Vous voulez savoir si vous dépensez X, vous gagnerez Y gain de temps en retour. Le problème est que vous êtes embobiné par une pléthore de battage marketing et de données scientifiques publiées par des entreprises qui veulent que vous achetiez leurs produits, qu’il s’agisse d’équipements élégants ou même de temps passé dans une soufflerie. Par où commencer ?
Résumons-le en une simple question :
Combien de temps pouvez-vous gagner en passant de votre vélo de route et de votre casque normaux à l’ajout d’extensions de guidon à clipser à un vélo de contre-la-montre complet avec un casque aérodynamique ? C’est ça. Tous les autres équipements (roues, pneus, vêtements) restent les mêmes.
La réponse est quantifiable mais la trouver est une autre affaire. Vous devez savoir ce que vous faites, et la plupart d’entre nous ne le savent pas. Heureusement, il existe des personnes appelées ingénieurs dans le monde du cyclisme dont le travail consiste à trouver les réponses à ces questions.
Nous avons eu l’occasion de passer une journée avec le jeune aérodynamicien de Specialized, Mark Cote, à la soufflerie A2 et au Lowe’s Motor Speedway en Caroline du Nord. C’est le cœur de la NASCAR ici, et ils ont investi beaucoup d’argent dans les installations d’essais aérodynamiques.
La soufflerie A2, le petit frère du tunnel AeroDYN, est utilisée pour tester les petits véhicules et les vélos. C’est l’un des moins chers des États-Unis à 390 $ de l’heure (contre 800 $ de l’heure pour le tunnel de San Diego) et les responsables du tunnel, Mike Giraud et Dave Salazar, savent exactement ce qu’ils font en matière de vélos. De plus, ils peuvent comparer les données de la soufflerie aux données sur la route en utilisant le Lowe’s Motor Speedway à proximité, un ovale NASCAR de 2,3 km.
Pour le test, Mark a demandé l’aide de Nathan O’Neill, huit fois champion australien du contre-la-montre qui a couru pour des équipes professionnelles européennes et américaines au cours des huit dernières années. Il sort d’une interdiction de 15 mois (expire le 12 novembre 2008) après avoir été testé positif pour le coupe-faim Phentermine, qui bizarrement est légal hors compétition mais illégal en compétition. Mais son expérience de sujet en soufflerie, de contre-la-montre et bien sûr sa disponibilité font de lui un pilote d’essai idéal.
Comment c’est fait
La mesure en soufflerie est actuellement considérée comme l’étalon-or des tests aérodynamiques des vélos. Pour de meilleurs résultats, vous avez besoin que le cycliste sur le vélo puisse maintenir sa position stable tout en pédalant.
Vous pouvez tester le vélo seul, mais il est plus logique d’avoir quelqu’un dessus, car la forme générale sera complètement différente. Vous devez également tester sur une plage d’angles de lacet (direction du vent par rapport à la direction du cycliste) pour tenir compte des vents de travers, car l’aérodynamique est considérablement affectée par la direction du vent.
L’inconvénient de faire cela dans un tunnel est que vous ne pouvez pas tenir compte de la manipulation par vent de travers, car le vélo est fixé à un ensemble de rouleaux.
Les tests à l’extérieur sont utiles car ils sont plus proches des conditions du monde réel. Cela dit, cela prend du temps et vous devez toujours contrôler autant de variables que possible.
Même si vous avez une piste plate et lisse et un équipement de mesure précis, comme les manivelles SRM et la station météo mobile que nous avions, trop de vent vous donnera de grandes erreurs, encore plus grandes que ce que vous essayez de mesurer.
Lowe’s Motor Speedway, Caroline du Nord, États-Unis
Le vélo de contrôle avec la station météo mobile
La référence 70 watts
Fin juillet, Cote et son équipe ont effectué une série de tests comparant un vélo de route standard (Specialized Tarmac SL2 avec roues HED Bastogne) à un vélo de contre-la-montre (Specialized Transition avec roues HED3 Trispoke et un casque aérodynamique Specialized TT3).
Ils ont comparé les données en soufflerie avec les essais sur piste du Lowe’s Speedway et du vélodrome d’Asheville, qui consistaient en plusieurs contre-la-montre de 10 milles et 1 km à une vitesse constante de 40 km/h.
Ils ont eu la chance d’avoir des conditions presque idéales pour les tests en extérieur, ce qui a permis de limiter les erreurs de mesure à environ 2 % de la puissance totale. Les erreurs correspondantes dans la soufflerie sont inférieures à un pour cent. De ce fait, ils ont découvert que les tests en extérieur validaient les tests en soufflerie, mais ne les reproduisaient pas.
Ils ont également constaté qu’à l’extérieur, il y avait une économie de 60 à 70 watts à 40 km/h entre la configuration normale du vélo de route, qui nécessitait 280 à 290 W à cette vitesse, et la configuration du contre-la-montre complet (220 W). Cela a représenté entre 22 et 24% d’économies aérodynamiques.
Autrement dit, c’était neuf secondes par kilomètre, 2’14 par 10 miles (16,1 km), 5’33 par 40 km et 24’58 sur 180,2 km, la distance de l’étape vélo dans un triathlon Ironman. Ou d’une autre manière, si vous pouvez faire du vélo de route à 40 km/h et passer à un vélo de contre-la-montre et un casque, vous pouvez faire plus de 44 km/h.
Dans l’environnement contrôlé de la soufflerie, les économies étaient plus importantes : entre 32 et 42 %, selon l’angle de lacet. Il s’agit uniquement d’économies aérodynamiques. Environ 70 % de la puissance totale est destinée à l’aéro, donc 70 % de 32 à 42 % = 22 à 29 % de la puissance totale. Cela correspond presque exactement aux 22-24% de la piste.
De plus, plus le vent de travers est grand, mieux vous êtes sur un vélo de contre-la-montre en raison de l’effet de voile. Bien sûr, vous devez être capable de maintenir la chose debout…
Exploration vers le bas
Alors, comment décomposons-nous cette économie de 70 watts ? Combien coûte la position, combien coûte le vélo, combien coûte le casque et combien coûtent les roues ? C’était le but de ce test, bien que nous n’ayons pas réellement testé différentes configurations de roues, nous recherchions donc une économie de 60 watts.
Mark Cote a décidé de cinq protocoles :
Vélo de route Tarmac SL2 | Casque route S-Works | barres de chute
Vélo de route Tarmac SL2 | Casque route S-Works | barres aérodynamiques à clipser
Vélo de route Tarmac SL2 | Casque TT2 | barres aérodynamiques à clipser
Vélo de contre-la-montre de transition | Casque route S-Works | barres aéro
Vélo de contre-la-montre de transition | Casque TT2 | barres aéro
Pour chacun, nous avons utilisé les mêmes roues (Roval) et pneus, et Nathan a roulé dans une combinaison à manches courtes avec des manchettes et des gants complets, mais pas de couvre-chaussures. La masse du vélo + pilote était de 83 kg.
Les cinq configurations ont été testées sur deux tours (4,6 km) du Lowe’s Motor Speedway à une vitesse aussi proche que possible de 40 km/h. Les tests ont été répétés dans la soufflerie plus tard dans la journée.
Lors de chaque test, Mike Giraud a fait office de témoin, faisant du vélo sur le circuit à 32 km/h, avec une sonde de vent fixée à l’avant de son vélo qui pouvait mesurer la vitesse et la direction du vent. La sonde semblait pouvoir servir de harpon, mais heureusement, il n’y avait pas de baleines sur le circuit.
C’était une matinée de novembre claire et ensoleillée, mais les conditions n’étaient pas tout à fait idéales sur le Speedway. Alors que nous pouvions expliquer les changements de température et d’humidité, le vent a un peu affecté les choses.
Données de l’autoroute
| Installation | Estimation Ave CdA (m^2) | Vitesse (km/h) | Puissance (W) |
| Tarmac SL2 | casque route | barres de chute | 0,310 | 40.10 | 306.6 |
| Tarmac SL2 | casque route | barres aérodynamiques à clipser | 0,267 | 40.27 | 268.6 |
| Tarmac SL2 | Casque TT2 | barres aérodynamiques à clipser | 0,256 | 40.38 | 261.0 |
| Transition | casque route | barres aéro | 0,265 | 40.17 | 262.9 |
| Transition | Casque TT2 | barres aéro | 0,230 | 40.05 | 229,0 |
(CdA = Coefficient de traînée x surface frontale)
Du côté positif, les tendances étaient précises et il y avait toujours cette grande différence de 77 W (25%) entre le vélo de route et la configuration TT complète. Et il semblait que la position représenterait environ la moitié de cela. Mais quant à décider combien valait le vélo par rapport au casque aérodynamique, c’était difficile.
Cela semblait être dû à un point de données peu fiable, car le vélo de contre-la-montre plus le casque de route auraient dû nécessiter environ 240 W au lieu de 263 W à 40 km/h. Nous soupçonnions que cela était dû à une erreur d’étalonnage SRM, plutôt qu’au vent sur la piste, mais au moment de la publication, il s’agissait d’une inconnue connue.
Essais en soufflerie
Mark était plus heureux une fois que nous sommes entrés dans la soufflerie. De belles données répétables qui avaient du sens et se sont gélifiées avec sa considérable expérience de test. Les tests ont été effectués à des angles de lacet de 0 et 10 degrés dans un vent de 48,3 km/h (30 mph), qui a été extrapolé à 40 km/h.
Données de soufflerie
| Installation | Soufflerie 0 CdA (m^2) | Vitesse (km/h) à 278W | Puissance requise à 40 km/h (W)* |
| Tarmac SL2 | casque route | barres de chute | 0,3019 | 40.00 | 278.3 |
| Tarmac SL2 | casque route | barres aérodynamiques à clipser | 0,2662 | 41,65 | 248,9 |
| Tarmac SL2 | Casque TT2 | barres aérodynamiques à clipser | 0,2547 | 42.25 | 239,5 |
| Transition | casque route | barres aéro | 0,2427 | 42,90 | 229.6 |
| Transition | Casque TT2 | barres aéro | 0,2323 | 43,50 | 221.0 |
(*La puissance requise à 40km/h n’est que de la puissance aérodynamique, elle est donc nettement inférieure à la puissance mesurée sur piste. En revanche, les CdA en extérieur et en soufflerie sont très proches. C’est plutôt ce que nous intéresse.)
La bonne chose à propos de cet ensemble de protocoles est qu’il existe deux façons distinctes de comparer les vélos et les casques. La différence entre le casque de route Specialized et le TT2 était de 8,6 W ou 9,4 W, selon l’ensemble de protocoles que nous avons choisi.
La différence entre le Specialized Tarmac SL2 avec clips et le Transition était de 18,5 W ou 19,3 W. Enfin, la différence entre un cadre de route et un autre avec un ensemble de clips dessus était de 29,4 watts. Cette différence est due à la position du pilote (dans les gouttes par rapport aux barres aérodynamiques).
C’est 60 watts pris en compte dans les économies. Les tests de juillet ont montré 70 watts, mais les roues ont également été modifiées dans celui-ci, nous pouvons donc estimer que HED 3 Trispokes économisera 10 watts supplémentaires par rapport aux roues Hed Bastogne.
Puisqu’il y avait d’autres différences (porté un TT3 en juillet contre un TT2 cette fois, et une combinaison contre des roues de route), nous devons être prudents en tirant cette conclusion. Mais s’il est fabriqué, cela montre également que les roues Roval ont testé à peu près la même chose que les tri-rayons et que les roues Roval ont économisé environ les mêmes 10 watts que les tri-rayons.
Enfin, pour mettre les choses en perspective, nous pouvons énumérer les économies de puissance par coût unitaire.
| Coût | $/watts économisés à 40km/h | |
| Barres clipsables | $100-1200 | $3.30-$40 |
| Casque aéro | $75-230 | $8.30-25.50 |
| Vélo de contre-la-montre | $1000-10,000+ | 50-500 $ |
| Roues aéro | $600-$8000 | 60-800 $ |
Combien cela vaut-il? C’est à vous de décider.
Remarques:
- Nous n’avons utilisé qu’un seul pilote et un seul ensemble d’équipements, ce qui est très bien pour contrôler les variables, mais cela signifie qu’il ne faut pas trop généraliser. Nous l’avons fait quand même….
- Certaines des économies réalisées entre le vélo de route à clips et le vélo de contre-la-montre sont dues à la position, pas seulement à l’aérodynamisme du cadre
- Hormis le CdA «élevé» dans la transition | Casque route | Test de piste Aerobars, les autres CdA étaient tous à moins de trois pour cent des données du tunnel. Pas parfait mais bon pour les tests de puissance, selon Mark Cote.
- Vous économiserez plus de temps mais moins de watts à des vitesses plus lentes avec ces améliorations. Les constantes sont les économies de traînée aérodynamique en pourcentage.
- Vous pouvez rapidement apprendre beaucoup des essais en soufflerie, à condition que vous ayez des gens qui savent ce qu’ils font.
