III) L'influence de l'aérodynamisme dans le cyclisme.

A. Introduction à l'aérodynamisme

La résistance aérodynamique est la somme de deux forces : la trainée et la portance.

Au vu de la vitesse en cyclisme qui ne dépasse que très rarement les 100 km/h, on ne considère pas la portance facteur comme facteur déterminant de l'aérodynamisme.

À grande vitesse en cyclisme, c'est-à-dire un kilométrage par heure supérieure à 45km/h, plus de 90% de la résistance est liée à aérodynamisme.

En cyclisme l'air circule le long du corps et le long du cadre et des roues dans le sens inverse du déplacement du cycliste.

Comme c'est un facteur important, les fabricants de cycles fabriquent des cadres ayant un indice de trainée de plus en plus faibles afin de limiter les résistances.

 Pour un vélo sur le plat, entre 70% et 80% de l’énergie (watt) déployée est uniquement utilisé pour vaincre la ressistance à l'air.

Ce dernier n'a pas été homologué car il ne répond pas aux exigences plutôt laxistes en matière de cycle  mais le vélo doit reprendre des lignes "traditionnelles" soit 5 tubes. Ici le Falco n'en présente que 4, il doit aussi répondre à des normes de résistances pour des raisons de sécurité évidentes.

En effet, l'UCI (Union Cycliste Internationale) interdit l'utilisation de certaines géométries de cadres car les arbitres de l'UCI estimant que certaines positions s'avèreraient dangereuses pour le cycliste lui-même mais aussi pour les cyclistes se trouvant derrière la personne en cas d'accident car dans les courses professionnels le peloton est constitué généralement de plus 100 personnes donc cela peut engendrer de graves accidents.

B.le vent

La notion la plus importante à retenir est que plus le cycliste se déplace vite, plus l'air circule rapidement et plus la trainée est importante et par conséquent une nécessité en puissance développé plus grande.

Le phénomène est accentué lorsqu'il y a du vent qui souffle dans le sens inverse du déplacement du cycliste (vent de face) ce qui accélère le mouvement de l'air autour du corps, et qui par conséquent aggrave encore le phénomène de résistance.

L'effet inverse se produit lorsque le vent souffle "dans le dos" c'est-à-dire dans le sens du déplacement du cycliste.

L'idée commune concernant ce phénomène dans le milieu du cyclisme est que le vent "pousse" le cycliste comme s'il était une voile et qui rend donc la tâche plus facile pour affronter la résistance de la trainée. En réalité un cycliste ayant <<vent dans le dos>> n'offre pas assez de surface pour que l'air puisse le pousser  sans le moindre effort. En conséquent il faut que le cycliste exerce une puissance minimale pour avancer.

D) Expérimentation.

Pour des raisons de budget évidentes nous n'avons pas pu nous procurer un vélo aérodynamique et nous ne nous sommes pas déplacés dans la soufflerie d'Argenteuille pour faire des tests nous avons donc pris des tests existant d'équipes professionnelles, à une vitesse de 40km/h:

1.le Stevens San Remo en position "cyclotouriste" mains sur le haut du guidon: 465 watts nécessaires.

2. mains sur les cocottes: 443 watts nécessaires.

3. mains en bas du Guidon: 406 watts nécessaires.

4. en position de contre la montre (position la plus aérodynamique possible) avec prolongateurs: 369 watts nécessaires.

5. en améliorant la position et notamment en baissant le guidon de 5.5 cm, en avançant les prolongateurs de 7 cm et en avançant la selle de 9 cm: 360 watts sont nécessaires.

6.en abaissant encore le poste de pilotage de 3 cm: 356 watts sont nécessaires.

7. remplacement des roues standard par des roues profilées à l'avant et à l'arrière: 345 watts sont nécessaires.

Nous pouvons voir ici les résultats avec un vélo basique. Plus de 100 watts d'économisé juste en améliorant l'aérodynamique.

Après avoir fait tout ce qui était possible sur le plan aérodynamique sur ce vélo 1er prix, changement de vélo pour une monture spécialisé dans le contre-la-montre : le Cervélo P3C

8. Même configuration que dans le numéro 7 mais avec ce vélo typées course contre la montre: 328 watts nécessaires (gains à mettre sur le compte de l'aérodynamisme du vélo et de la position Tri qu'il permet: 6 cm plus avancés).

9. Avec l'ajout d'une Zipp lenticulaire arrière: 320 watts nécessaires.

10. Avec un casque profilé: 317 watts nécessaires.

11. Tenue aérodynamique de CLM (bras et jambes couverts): 307 watts nécessaires.

12. La position est encore modifiée en reculant la selle de 2 cm: 293 watts nécessaires.

Grâce à ce test nous pouvons voir que le gain est énorme entre les différents facteurs aérodynamiques rien que la position sur le vélo permet un gain de 95 watts.On peut donc en conclure que c'est un facteur important dans la performance en cyclisme surtout dans le domaine de contre-la-montre.

D. dans la pratique

Cette économie d'énergie et donc de watt peut se traduire par une baisse de la fréquence cardiaque:

des tests d'une marque de roue ont démontré qu'avec leurs roues profilées une économie d'une trentaine de watts est observées en soufflerie ils ont donc testé les roues sur un circuit automobile et ont observé qu'entre les roues haut de gamme (profilé a 80 mm) et les roues bas de gamme (profilé à 15 mm) à une fréquence cardiaque similaire la vitesse et de quelques kilomètres par heures supérieures (dans le test 55 km/h pour les roues bas de gamme avec une fréquence cardiaque de 186 bpms alors qu'avec les bonnes roues 57 km/h avec une fréquence cardiaque de 186 bpms).

On observe donc un lien entre la fréquence cardiaque et aérodynamisme des roues.

Les roues sont un facteur important mais pas autant que le cadre:

un triathlète a observé qu'avec son vélo de compétition, qui est bien plus profilé, il est beaucoup moins essoufflé et fatigué après la natation qu'avec sont anciens vélos, qui n'était pas profilé. Les parcours de triathlon étant plat on peut conclure que l'aérodynamisme a une influence sur les coureurs et sur sa performance. Le coureur fatigue moins son rythme cardiaque pour rester à une même vitesse est plus faible: donc le coureur a un meilleur rendement.