Essai en soufflerie : en quoi les roues aérodynamiques sont-elles différentes ?
Le mois dernier, l'équipe Bike News a effectué des tests dans la soufflerie du célèbre Silverstone Sports Engineering Center, où elle a mis à l'épreuve les superbikes du WorldTour. Elle a comparé ces motos de haut niveau avec d'autres dans une confrontation directe. En plus des 11 superbikes, l'équipe a également apporté sa « moto de base » - une Trek Emonda ALR 2015 équipée de roues à section carrée standard, de freins sur jante, de câbles externes et d'un guidon rond, sans aucune optimisation aérodynamique.
Comme prévu, la moto de base était plus lente que les superbikes. Dans leurs données brutes, après avoir fait la moyenne de deux tests pilote-moto (un au début de la journée et un autre à la fin), l'équipe a constaté que la moto de base était 23.06 watts plus lente à 40 km/h que le résultat moyen des superbikes. Cela signifie que pour rouler à 40 km/h, un pilote devrait dépenser 23 watts de plus sur la moto de base que sur une superbike classique.
Cependant, toutes les superbikes étaient équipées de roues aérodynamiques à section profonde. Que se passerait-il donc si les roues ordinaires de la moto de base étaient remplacées par une option à section profonde similaire ? L'équipe a décidé de le découvrir par elle-même.
Quel est l'impact réel des roues à section profonde sur les performances cyclistes ? Découvrons-le !
Ils voulaient savoir si le passage à des roues à section profonde pourrait combler complètement l'écart de 25 watts existant. Les performances seraient-elles considérablement améliorées ? Et comment le rapport coût-efficacité des roues à section profonde se compare-t-il à celui d'un nouveau casque, par exemple ?
Si vous possédez un vélo d'entrée de gamme plus ancien comme le Trek Emonda, le passage aux roues aérodynamiques est-il un investissement judicieux ? Font-elles vraiment une différence notable, ou sont-elles juste une question d'esthétique ? Ils ont décidé de le découvrir grâce à ce test.
Pour les roues, ils ont choisi une option de grande valeur de la marque britannique Prime, aujourd'hui disparue, plus précisément le modèle RR-50 V3.
Ces roues ont une profondeur de 50 mm et une largeur interne de 19 mm. Elles sont également équipées des mêmes pneus Continental GP25 S TR de 5000 mm que ceux utilisés sur toutes les autres motos testées pour garantir la cohérence. Avant la fermeture de la marque, ces roues étaient vendues au détail pour environ 800 £ (ou 900 $).
Visuellement transformateur, mais vous rend-il réellement plus rapide ?
Les Résultats
Ils ont testé chaque vélo sous sept angles de lacet différents, qui correspondent à l'angle auquel le vent frappe le vélo et le cycliste. Un angle de lacet de 0 degré signifie que le vent frappe le cycliste de face, un vent de face parfait, pour ainsi dire. Un angle de lacet plus élevé signifie que le vent vient du côté.
Dans ce cas, ils ont testé de -15 degrés (vent venant du côté gauche) à +15 degrés (vent venant du côté droit), par incréments de 5 degrés, pour un total de sept angles différents.
Les données fournies par la soufflerie sont CdA, qui signifie Drag Coefficient x Surface Area. Le coefficient de traînée reflète la façon dont la forme d'un objet affecte la facilité avec laquelle l'air s'écoule autour de lui, tandis que la surface fait simplement référence à sa taille. En termes simples, plus le coefficient de traînée est faible, ou plus l'objet est petit, plus il se déplace facilement dans l'air et donc plus il ira vite pour le même effort.
Ce graphique montre les résultats du CdA pour chaque vélo à sept angles de lacet différents, allant de -15 degrés à +15 degrés, par incréments de 5 degrés. Plus le CdA est élevé, plus le vélo est lent.
Ce qui est vraiment intéressant, c'est que les roues les plus profondes étaient en fait plus lentes à des angles de lacet plus faibles. Cela est probablement dû au fait que ces roues sont nettement plus larges que nos roues de base, ce qui augmente la surface frontale du vélo.
Cependant, lorsque le vent vient d'angles de lacet plus larges, les roues profondes prennent tout leur sens, offrant davantage un effet de « voile », capturant le vent et aidant à propulser le pilote vers l'avant.
Ce graphique montre les valeurs moyennes de CdA calculées à partir des données capturées à sept angles de lacet différents. À gauche se trouve le CdA moyen de nos 11 superbikes, au milieu se trouve notre moto de référence et à droite se trouve la moto de référence avec des roues aérodynamiques installées.
En faisant la moyenne des données brutes de CdA, ils ont découvert qu'avec les roues plus profondes installées, le CdA sur le vélo du cycliste était de 0.3640. C'est 0.0062 de moins (et donc plus rapide) que la valeur de référence.
L'équipe a calculé la puissance nécessaire pour maintenir une vitesse de 40 km/h avec chacune de leurs configurations de moto. À gauche se trouve la puissance moyenne des 11 superbikes, au centre se trouve la moto de base et à droite se trouve la moto de base avec les roues aérodynamiques montées.
En calculant les valeurs CdA, l’équipe a commencé à comprendre les différences réelles entre les configurations.
Les données montrent que les superbikes nécessitent en moyenne 282.41 watts pour maintenir une vitesse de pointe de 40 km/h. La moto de base, comme mentionné précédemment, consomme 23.06 watts. Même avec les roues aérodynamiques installées, la différence de puissance n'a pas beaucoup diminué. En ignorant la marge d'erreur, les roues aérodynamiques n'ont économisé que 5.89 watts.
Concrètement, cela équivaut à un gain de temps de 25 secondes sur 40 kilomètres si vous roulez à 250 watts, soit une augmentation de vitesse d'environ 0.24 km/h pour le même effort. Si vous augmentez votre puissance à 350 watts, l'augmentation de vitesse passe à 0.27 km/h.
Il est toutefois important de noter que, si l'on considère la marge d'erreur, la différence entre les roues à section profonde et les roues ordinaires peut ne pas être aussi importante. La marge d'erreur du test de l'équipe a été calculée à 3.91 watts, ce qui signifie que dans certains cas, les roues ordinaires pourraient en fait être plus rapides que les roues à section profonde.
Comme le montrent les deux graphiques à barres ci-dessus, les barres d'erreur des deux ensembles de données pertinents se chevauchent, ce qui signifie que dans le meilleur des cas, le vélo de base pourrait être plus rapide que le vélo à section profonde. À l'inverse, dans le pire des cas, les roues à section profonde pourraient être jusqu'à 13.7 watts plus rapides que le vélo de base à 40 km/h.
Conclusion
D’un point de vue statistique, compte tenu de la marge d’erreur, l’équipe ne peut pas conclure définitivement que les roues à section profonde sont plus rapides que les roues peu profondes.
Cependant, en examinant les données brutes et en utilisant un jugement pratique, l’équipe croit raisonnablement que les roues à section profonde offrent certains avantages en termes de performances.
En termes de coût par watt, compte tenu du prix élevé des roues à section profonde, le gain de performance est minime. Sur la base des données brutes, la puissance économisée avec les roues à section profonde est inférieure à six watts, ce qui, au prix de détail de 800 £ (900 $), équivaut à environ 133.33 £ (150 $) par watt économisé.
En 2022, l’équipe a testé une sélection de roues en soufflerie. Les résultats ont montré que la différence entre les meilleures et les pires roues aérodynamiques n’était que de 3.87 watts, sans lien direct entre le prix et les performances. Cela suggère que le passage à une paire de roues aérodynamiques haut de gamme n’engendre que des économies supplémentaires limitées par rapport aux options à petit budget.
Il est intéressant de noter que la principale différence entre les roues profondes et peu profondes ne devient perceptible qu'à des angles de lacet plus grands, ce qui est relativement rare, ce qui signifie que le gain de performances dans le monde réel peut être encore plus faible.
Bien sûr, l'aérodynamisme n'est pas la seule raison d'acheter des roues modernes. De nombreuses roues modernes sont plus légères, plus larges et offrent une meilleure maniabilité. Cependant, si la seule raison pour laquelle vous envisagez des roues profondes est un gain aérodynamique, vous devriez peut-être y réfléchir à deux fois avant d'investir tout cet argent... même si elles ont l'air cool.
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