Formule SAE - Formula SAE

La voiture 2019 de l'équipe Curtin University Motorsport est testée avant la compétition Formula SAE Australasie 2019.
Voiture de Formule SAE de l'Université du Texas à Austin

Formula SAE est un concours de design étudiant organisé par SAE International (anciennement connu sous le nom de Society of Automotive Engineers, SAE). La compétition a été lancée en 1980 par la branche étudiante de la SAE à l' Université du Texas à Austin après qu'une précédente compétition de course sur asphalte s'est avérée insoutenable.

Concept

Les voitures finalistes du design 2007 ; à partir de la gauche, Université du Michigan - Ann Arbor , TU Graz , Université du Wisconsin - Madison , et Kansas . Absent est l' Université d'État de Pennsylvanie

Le concept derrière la Formule SAE est qu'une entreprise de fabrication fictive a engagé une équipe de conception d'étudiants pour développer une petite voiture de course de style Formule . Le prototype de voiture de course doit être évalué pour son potentiel en tant qu'élément de production. Le groupe de marketing cible pour la voiture de course est le coureur d' autocross non professionnel du week-end . Chaque équipe d'étudiants conçoit, construit et teste un prototype basé sur une série de règles, dont le but est à la fois d'assurer la sécurité sur la piste (les voitures sont conduites par les étudiants eux-mêmes) et de favoriser une résolution intelligente des problèmes.

Le prototype de voiture de course est jugé dans un certain nombre d'événements différents. Le calendrier des points pour la plupart des événements de Formule SAE est le suivant :

Événements statiques
Événement de conception 150
Événement d'analyse des coûts et de la fabrication 100
Événement de présentation 75
Événements dynamiques
Événement d'accélération 100
Événement Skidpad 75
Événement d'autocross 125
Événement d'économie de carburant 100
Événement d'endurance 275
Total de points possibles 1 000

En plus de ces événements, divers sponsors du concours offrent des récompenses pour des réalisations de conception supérieures. Par exemple, la meilleure utilisation du carburant éthanol E-85, l'utilisation innovante de l'électronique, la recyclabilité, la résistance aux chocs, l'approche analytique de la conception et les performances dynamiques globales sont quelques-unes des récompenses disponibles. Au début de la compétition, le véhicule est contrôlé pour sa conformité au règlement lors de l'Inspection Technique. Sa capacité de freinage, sa stabilité en cas de retournement et ses niveaux de bruit sont vérifiés avant que le véhicule ne soit autorisé à participer aux épreuves dynamiques (Skidpad, Autocross, Accélération et Endurance).

Les grandes entreprises, telles que General Motors , Ford et Chrysler , peuvent faire interagir leur personnel avec plus de 1 000 étudiants ingénieurs. Travaillant en équipes de deux à trente personnes, ces étudiants ont prouvé qu'ils étaient capables de produire un prototype de véhicule fonctionnel.

Les bénévoles pour le jugement de conception comprennent certains des ingénieurs et consultants les plus éminents de l'industrie des courses, notamment feu Carroll Smith , Bill Mitchell, Doug Milliken, Claude Rouelle, Jack Auld , John LePlante , Ron Tauranac et Bryan Kubala .

Aujourd'hui, la compétition s'est élargie et comprend plus de 12 événements dans le monde entier. Par exemple, la Formula Student est un événement similaire sanctionné par la SAE au Royaume-Uni, ainsi que la Formula SAE Australasia (Formula SAE-A) qui se déroule en Australie . Le Verein Deutscher Ingenieure (VDI) organise le concours Formula Student Germany sur le Hockenheimring .

En 2007, une filiale appelée Formula Hybrid a été inaugurée. C'est similaire à la Formule SAE, sauf que toutes les voitures doivent avoir des centrales hybrides essence-électrique. La compétition a lieu au New Hampshire International Speedway . [1]

En 2010, la Formula Student Electric a été inaugurée, ce qui oblige les étudiants à construire un véhicule de course entièrement électrique.

En 2017, la Formula Student Driverless a été inaugurée.

Résumé des règles

Concours étudiant

Formula SAE a relativement peu de restrictions de performance. L'équipe doit être entièrement composée d'étudiants actifs (y compris les conducteurs), ce qui impose des restrictions évidentes sur les heures de travail disponibles, les compétences, l'expérience et présente des défis uniques auxquels les équipes de course professionnelles ne sont pas confrontées avec un personnel rémunéré et qualifié. Cette restriction signifie que le reste de la réglementation peut être beaucoup moins contraignant que la plupart des séries professionnelles.

Les étudiants sont autorisés à recevoir des conseils et des critiques d'ingénieurs professionnels ou de professeurs, mais toute la conception de la voiture doit être réalisée par les étudiants eux-mêmes. Les étudiants sont également seuls responsables de la collecte de fonds, bien que la plupart des équipes qui réussissent soient basées sur des programmes scolaires et disposent de budgets parrainés par l'université. De plus, le système de points est organisé de manière à ce que plusieurs stratégies puissent mener au succès. Cela conduit à une grande variété parmi les voitures, ce qui est une rareté dans le monde du sport automobile.

Moteur

Le moteur doit être une à quatre temps , le cycle Otto moteur à piston avec un déplacement non supérieure à 710cc. Une bride d'air de section circulaire doit être installée en aval du papillon et en amont de tout compresseur , d'un diamètre ne dépassant pas 20 mm pour les moteurs essence, à induction forcée ou à aspiration naturelle, ou 19 mm pour les moteurs fonctionnant à l'éthanol. Le restricteur maintient des niveaux de puissance inférieurs à 100 ch dans la grande majorité des voitures FSAE. Le plus souvent, les moteurs de moto de sport à quatre cylindres 600cc de production sont utilisés en raison de leur disponibilité et de leur cylindrée. Cependant, de nombreuses équipes utilisent des moteurs bicylindres en V et monocylindres plus petits , principalement en raison de leurs avantages en termes de poids et d'emballage. Très rarement, les équipes construisent un moteur à partir de zéro, quelques exemples incluent l' entrée V8 554cc de l' Université Western Washington en 2001, le moteur "WATTARD" de l'Université de Melbourne en 2003-2004, et le V twin de l'Université d'Auckland .

Suspension

La suspension est illimitée, à l'exception des règles de sécurité et de l'exigence d'un débattement total de 50 mm. La plupart des équipes optent pour une suspension indépendante aux quatre roues , presque universellement à double triangulation . La suspension active est légale.

Aérodynamique

Les packages aérodynamiques complexes, bien qu'ils ne soient pas nécessaires pour participer à une compétition, sont courants parmi les équipes les plus rapides en compétition. Avec les basses vitesses de la compétition FSAE dépassant rarement 60 mph (97 km/h), les conceptions doivent être soigneusement justifiées lors de l'épreuve de jugement de conception par le biais d' essais en soufflerie , de dynamique des fluides numérique et d'essais sur piste. Les dispositifs aérodynamiques sont réglementés par une taille maximale et les dispositifs aérodynamiques motorisés sont interdits.

Poids

Il n'y a aucune restriction de poids. Le poids de la voiture de compétition moyenne de Formule SAE est généralement inférieur à 440 lb (200 kg) en version course. Cependant, l'absence de régulation du poids combinée au plafond de puissance quelque peu figé incite les équipes à adopter des stratégies innovantes de gain de poids, telles que l'utilisation de matériaux composites, des projets d'usinage élaborés et coûteux, et le prototypage rapide . En 2009, la partie économie de carburant de l'épreuve d'endurance s'est vu attribuer 100 des 400 points d'endurance, contre 50. Ce changement de règles a marqué une tendance à la réduction de la taille du moteur dans le but de réduire le poids et d'augmenter l'économie de carburant. Plusieurs équipes de haut niveau sont passées de voitures à quatre cylindres de grande puissance à des moteurs plus petits, à un ou deux cylindres qui, bien qu'ils produisent généralement beaucoup moins de puissance, permettent des économies de poids de 75 lb (34 kg) ou plus, et aussi offrent une bien meilleure économie de carburant. Si une voiture monocylindre légère peut garder un rythme raisonnable dans la course d'endurance, elle peut souvent rattraper les points perdus dans le temps global par rapport aux voitures plus lourdes et plus puissantes par un score d'économie de carburant exceptionnel.

Exemple : lors de l'épreuve d'endurance Formula SAE West 2009, les troisièmes du Rochester Institute of Technology ont terminé le parcours d'endurance en 22 minutes et 45 secondes avec leur voiture à quatre cylindres, tandis que les quatrièmes de l' Oregon State University ont terminé en 22 minutes 47 secondes avec leur monocylindre ; cela a donné RIT 290,6 sur 300 points pour la partie course de l'événement et OSU 289,2 points. Cependant, OSU a utilisé le moins de carburant de toutes les voitures (0,671 gal US (2,54 l), ou 20,3 mpg ‑US (0,116 l/km) sur toute la course d'endurance) et a reçu les 100 points pour l'économie de carburant, tandis que RIT a utilisé 1,163 US gal (4,40 l) (11,75 mpg -US (0,2002 l / km)) et a ainsi gagné seulement 23,9 des points disponibles. RIT a remporté la compétition globale avec seulement 8,9 points sur OSU, après avoir obtenu un score légèrement meilleur dans tous les autres événements dynamiques.

Sécurité

La plupart des règlements portent sur la sécurité. Les voitures doivent avoir deux arceaux en acier d'épaisseur et d'alliage désignés, quelle que soit la composition du reste du châssis. Il doit y avoir un atténuateur d'impact dans le nez, et les données d'essai d'impact sur cet atténuateur doivent être soumises avant la compétition. Les voitures doivent également avoir deux circuits de freinage hydrauliques, des harnais de course complets à cinq points et doivent respecter des gabarits géométriques pour l'emplacement du pilote dans le cockpit pour tous les pilotes en compétition. Les tests d'inclinaison garantissent qu'aucun liquide ne se répandra de la voiture dans les virages serrés et qu'il ne doit y avoir aucune ligne de visée entre le conducteur et les conduites de carburant, de liquide de refroidissement ou d'huile.

Histoire

Voiture de Formule SAE de l'Université du Texas à Arlington , 1986

En 1979, le seul SAE Mini-Indy a eu lieu à l' Université de Houston . Conçu par le Dr Kurt M. Marshek , le concours a été inspiré par un article pratique paru dans le magazine Popular Mechanics , pour un petit véhicule "Indy-style" fabriqué en bois et propulsé par un Briggs et Moteur Stratton . En utilisant les compétitions Mini Baja comme guide, les étudiants en génie ont dû concevoir et construire de petits véhicules "de style Indy" en utilisant le même moteur d'origine que celui utilisé dans l' article Popular Mechanics . Treize écoles se sont inscrites et onze ont concouru. L'Université du Texas à El Paso a remporté le concours général sous la supervision du chef.

Bien que le Dr William Shapton (qui avait récemment quitté l' Université de Cincinnati pour rejoindre la Michigan Technological University ) ait évoqué l'idée d'organiser une compétition similaire en 1980, personne n'a décidé d'organiser un autre Mini-Indy.

En 1980, lorsque les membres de la nouvelle branche étudiante de la SAE à l'Université du Texas (Austin) ont appris que le Mini-Indy était mort, ils ont généré le concept d'un nouveau concours interuniversitaire de conception d'ingénieurs qui permettrait aux étudiants d'appliquer ce qu'ils apprenaient. en classe à un problème de conception technique complexe et réel : la conception et le développement d'une voiture de course. Les membres de la branche étudiante de l'UT SAE, Robert Edwards et John Tellkamp, ​​ont mené une discussion entre les membres de l'UT SAE et ont envisagé un concours qui impliquerait la conception et la construction d'une voiture de course sur le modèle de la série de courses d'entrée de gamme SCCA Formula 440 qui était populaire à l'époque. Le professeur Matthews a proposé le nom de « Formule SAE » en suivant le format de la Formule A et de la Formule Vee, mais en soulignant que cette nouvelle voiture de course était une compétition d'ingénierie plutôt qu'une compétition de pilotes. Les écoles se réunissaient après la fin de l'année scolaire pour concourir et déterminer qui avait construit la meilleure voiture. Edwards, Tellkamp et d'autres étudiants de l'UT SAE, Joe Green, Dick Morton, Mike Best et Carl Morris, ont rédigé un ensemble de règles de sécurité et de compétition et les ont présentées aux membres de la branche étudiante de la SAE et au professeur Ron Matthews, conseiller pédagogique de l'UT SAE. Le professeur Matthews a ensuite contacté Bob Sechler du département des relations éducatives de la SAE au siège de la SAE et lui a demandé la permission à la fois d'établir le nouveau concours de conception d'ingénieurs interuniversitaires et d'accueillir le premier concours de Formule SAE au cours de l'été 1981, et il a accepté. La branche UT SAE nouvellement formée, composée principalement d'amateurs d'automobiles et de motos poursuivant des diplômes d'ingénieur, dont plusieurs qui avaient quitté des carrières dans des domaines pour lesquels le marché du travail avait pratiquement disparu en raison de la dépression économique du début des années 1980 - y compris certains mécaniciens automobiles expérimentés, ont embrassé et adopté le concept sans trop savoir dans quoi ils s'embarquaient. Les agents de la branche étudiante de la SAE, Mike Best, Carl Morris et Sylvia Obregon, ainsi que le Dr Matthews, ont commencé à planifier et à organiser l'événement qui devait avoir lieu l'année suivante.

Ici, il est important de noter que la Formule SAE n'était PAS un simple changement de nom du concours Mini-Indy, mais était plutôt un tout nouveau concours de conception d'ingénieurs interuniversitaires. Contrairement à toutes les précédentes compétitions de course/conception étudiantes sanctionnées par la SAE, y compris Mini-Indy, les règles de la Formule SAE laissaient le choix du moteur à l'équipe de conception, tant qu'un moteur 4 temps avec un restricteur d'admission d'un pouce de diamètre était utilisé. (Les règles actuelles de la Formule SAE permettent aux équipes d'utiliser des moteurs à 4 temps jusqu'à 710 cc, avec un restricteur plus petit.) De plus, contrairement à toutes les précédentes compétitions de course/conception pour étudiants sanctionnées par la SAE, y compris Mini-Indy, les modifications du moteur étaient à la fois autorisées et encouragé. La première compétition de Formule SAE a eu lieu sur le parking du terrain de baseball de l'UT (terrain Disch-Falk) sur le campus de l'Université du Texas le week-end du Memorial Day, 1981. Les juges comprenaient le légendaire ingénieur/propriétaire/conducteur de voitures de course et le champion Indy 500 Jim Salle. Alors qu'une soudaine tempête de pluie au Texas a poussé tout le monde à se mettre à l'abri juste avant l'épreuve d'endurance ce jour-là, le temps n'a pas refroidi le moral des étudiants, des juges ou des spectateurs et la Formule SAE est née. L'Université du Texas a continué à accueillir l'événement de 1982 à 1984 alors que la popularité et le nombre de participants augmentaient. Au cours des années suivantes, UT a déplacé la compétition de Formule SAE vers d'autres aires de stationnement qui comprenaient des changements d'élévation et des tabliers d'allée qui ont forcé l'utilisation de suspensions fonctionnelles. L'événement est devenu international en 1982 avec l'entrée de l'équipe de l'Université La Salle de Mexico. Les changements de règles importants pour 1982 étaient : 1) une limite de déplacement de 600 cc (300 cc pour les Wankels), mais la règle de restriction de diamètre de 1 pouce a été maintenue, 2) une exigence de suspension indépendante aux 4 roues (Mini-Indy n'avait pas des règles de suspension) et 3) l'ajout d'une classe temporaire de véhicules « B&S » qui ont été conçus à l'origine pour Mini-Baja, devaient conserver le moteur Briggs & Stratton de 8 ch et n'avaient pas besoin de se conformer aux 4 roues motrices règle de suspension indépendante. La Formule SAE a continué d'être une compétition internationale lorsque l'équipe de l'Universidad La Salle est revenue. Avec les seules restrictions du moteur étant une limite de cylindrée de 600 cc et un diamètre maximum de 1 pouce pour l'admission, la créativité s'est épanouie. Toujours en 1983, la classe temporaire B&S a été supprimée, l'Université du Texas à Austin a introduit le premier véhicule composite de Formule SAE et l'Université Marquette a introduit le premier moteur turbocompressé. Les règles ont permis à une voiture de Formule SAE de concourir pendant deux ans en reconnaissance de l'effort requis pour construire et tester une voiture de qualité. Cela a également permis aux étudiants de repenser et d'améliorer des éléments de conception qui ne fonctionnaient pas. Les règles de 1984 autorisaient spécifiquement les turbocompresseurs, les compresseurs et l'utilisation de protoxyde d'azote, mais le moteur devait respirer à travers un alésage de sortie de 25,4 mm du moulage du carburateur (1984 était bien avant l'injection électronique de carburant). Les restricteurs d'admission du moteur ont ensuite été resserrés, les voitures devenant plus rapides d'une année à l'autre, les connaissances étant transmises au sein et entre les équipes. En outre, une règle d'empattement de 65 à 100 pouces a été promulguée, tout comme une règle exigeant que tous les véhicules aient une « carrosserie qui ressemble à une voiture de formule ». Le domaine de la Formule SAE était passé à onze voitures en 1984, de sorte que l'Université du Texas à Austin a décidé que la compétition avait suffisamment mûri pour qu'il soit sûr de la transmettre à d'autres hôtes.

L'Université du Texas à Austin a accueilli le concours jusqu'en 1984. En 1985, le concours a été organisé par l' Université du Texas à Arlington . Là, le Dr Robert Woods, avec les conseils du comité des activités étudiantes de la SAE, a changé le concept de la compétition d'une compétition où les étudiants construisaient une pure voiture de course, en une qui reflétait les compétitions SAE Mini-Baja, où ils devaient concevoir et construire un véhicule pour la production en série limitée.

General Motors a accueilli la compétition en 1991, Ford Motor Co. en 1992 et Chrysler Corp. en 1993. Après la compétition de 1992, les trois ont formé un consortium pour diriger la Formule SAE.

A la fin du concours 2008, le consortium a cessé d'exister. L'événement est maintenant financé par la SAE par le biais de parrainages et de dons d'entreprises ainsi que des frais d'inscription des équipes.

Gagnants

Voir également

Les références

  1. Bass, Edward A., Larry M. Bendele et Scott T. McBroom (1990), "The 1989 Formula SAE Student Design Competition", SAE Paper 900840, doi:10.4271/900840.
  2. Beckel, Stephen A., Sylvia Obregon et Ronald D. Matthews (1982), "The 1982 National Intercollegiate Formula SAE Competition", SAE Paper 821093, doi: 10.4271/821093.
  3. Matthews, Ronald D., Richard K. Morton et Billy H. Wood (1983), "The 1983 Formula SAE Championship Competition", SAE Paper 831390, 1983, doi: 10.4271/831390.
  4. Matthews, Ronald D., Dan Worcester, Billy Wood et Tim Ryan (1984), "The 1984 Formula SAE Intercollegiate Competition", SAE Paper 841163, doi: 10.4271/841163.

Liens externes