La cavalière de skeleton de l'équipe GB, Lizzie Yarnold, a remporté une superbe médaille d'or aux Jeux olympiques d'hiver le 17 février. soutenu par des bronzes pour Laura Deas et Dom Parsons. Grâce aux arêtes résistantes à la traînée, Numérisation laser 3D et matériel de premier ordre, On dit que les combinaisons squelette de l'équipe GB ont fourni jusqu'à une seconde d'avance par course sur le reste du terrain et ont été un sujet brûlant de controverse.

Qu'est-ce qui rend ces combinaisons révolutionnaires si rapides - et à quel point ces innovations technologiques ont-elles été importantes dans le succès des coureurs de l'équipe GB ? La conversation a posé ces questions à Nick Martin, maître de conférences en aérodynamique à l'Université de Northumbria.

Comment les combinaisons donnent-elles aux coureurs leur vitesse supplémentaire ?

L'aérodynamisme d'un bobsleigh squelette et d'un cavalier est complexe, et notre connaissance de la mécanique des fluides est loin d'être complète. Cela crée des opportunités pour les programmes de recherche et développement qui repoussent les frontières de notre compréhension aérodynamique pour produire des innovations technologiques qui donnent aux cyclistes un avantage primordial.

La traînée est la force aérodynamique qui s'oppose au mouvement d'un objet dans l'air et le ralentit. Seulement environ 10% de la force de traînée agissant sur les cavaliers squelettes provient du bobsleigh, ce qui signifie que le plus grand potentiel pour améliorer le temps qu'il faut pour traverser le 1, La piste de 376,38 mètres à Pyeongchang vise à optimiser l'aérodynamisme des athlètes eux-mêmes.

La traînée agissant sur les coureurs provient de deux sources. L'air se déplaçant près du corps des athlètes se déplace plus lentement que l'air plus loin, provoquant des frictions le long des combinaisons de peau des athlètes. En outre, tandis que les athlètes descendent la piste, l'air directement devant eux devient plus comprimé et l'air derrière eux devient moins dense. Cette différence de pression agit à la fois pour "pousser" les athlètes par l'avant et pour les "tirer" en arrière, les ralentir.

La traînée de pression représente plus de 90 % de la traînée globale du cycliste et du bobsleigh. La quantité de traînée de pression est influencée par la forme de l'athlète, Ainsi, les experts en aérodynamique peuvent tenter le plus efficacement possible d'améliorer les performances en peaufinant les casques et les combinaisons des athlètes.

Les combinaisons squelettes sont fabriquées à partir d'un matériau élastique appelé polyuréthane. Toutes les équipes utilisent ce matériel, mais l'ajout de crêtes résistantes à la traînée et l'utilisation de la numérisation 3D permettent aux concepteurs de combinaisons d'apporter des modifications subtiles à la forme des athlètes qui semblent distinguer les combinaisons de l'équipe GB. Ce réglage fin est comparable à l'ingénierie de conception minutieuse des voitures et des avions de Formule 1 pour perfectionner leur comportement aérodynamique.

Les arêtes résistantes à la traînée sur les combinaisons de l'équipe GB introduisent des turbulences dans la fine couche d'air entourant l'athlète, connue sous le nom de couche limite. Une couche limite turbulente provoque en fait plus de frottement cutané, mais est moins susceptible de se séparer lorsqu'il rencontre une couture dans la combinaison de peau, une arête de matériau pliée, ou une surface courbe. La séparation crée des poches de basse pression, air lent, une trop grande quantité peut provoquer de fortes augmentations de la traînée de pression. Les arêtes minimisent la traînée de pression, surmontant le frottement accru de la peau pour fournir aux cyclistes un peu de punch supplémentaire.

Tout matériau lâche "clapotant" des combinaisons de peau des coureurs provoque également une séparation de l'air. Par les athlètes du scan laser 3D, les fabricants de costumes peuvent créer sur mesure, combinaisons ajustées pour chaque cavalier, réduire la quantité de matière en vrac. Les scans 3D peuvent également être utilisés dans des simulations informatiques pour modéliser la façon dont l'air circule sur le cycliste et le bobsleigh afin d'analyser où des améliorations peuvent être apportées.

À quel point pensez-vous que les combinaisons offrent un avantage de vitesse ?

Une estimation très libérale d'une réduction de 5% de la traînée de pression se traduirait par un gain de temps approximatif de moins d'une demi-seconde. La plupart des économies de traînée peuvent être réalisées simplement par un athlète ayant une combinaison de peau près du corps, que la plupart des athlètes ont déjà, réduisant davantage les avantages des arêtes et de la numérisation 3D.

Donc, les revendications d'un avantage d'une seconde sont exagérées. Mais d'après mon expérience de travail en Formule 1, ce sont des gains marginaux de quelques fractions de pour cent qui peuvent faire la différence pour les athlètes de haut niveau. N'oublions pas que Laura Deas n'a remporté son bronze que par 0,02 seconde.

Est-ce juste et si oui, pourquoi tout le monde ne les utilise pas ?

Les combinaisons ont été vérifiées par l'instance dirigeante du sport et jugées légales. La technologie joue un rôle important dans la science du sport. S'il est correctement réglementé pour permettre à tous les concurrents d'en profiter, alors c'est une bonne chose.

La recherche sur les techniques de réduction de la traînée pourrait bien être transférable à d'autres disciplines de l'ingénierie, ce qui pourrait profiter à l'ensemble de la société.

Je pense que c'est juste une opportunité manquée par d'autres équipes. Team GB a clairement investi dans l'aspect technologique du sport. J'aimerais voir plus de financement ouvert pour ce type de recherche, afin que plus d'athlètes puissent en bénéficier.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.