TPE Aerodynamisme

Quel est le rôle de l'aérodynamisme dans l'évolution des transports et quel est son avenir ?

Transport Ferroviaire

Introduction:

L’aérodynamisme dans les transports ferroviaires est de nos jours indispensable. Le but de l’Homme est de se déplacer plus vite. C’est pour cette raison que les chercheurs travaillent sur des moyens qui permettraient d’augmenter la vitesse des transports. Le train est un moyen très utilisé depuis le début du XXème siècle. Mais c’est seulement depuis quelques dizaines d’années que l’on s’intéresse de plus près au profil aérodynamique des trains.

Le TGV français est entré en service en 1981 et circule sur des lignes à grande vitesse (LGV). Il est le premier train à bénéficier d’un profil étudié rigoureusement en soufflerie. Pour améliorer sa vitesse, on a cherché à optimiser son poids et son profil. Pour cela, des espaces ont été réduits entre chaque wagon pour empêcher l’air de passer et donc réduire les turbulences qui pourraient le ralentir. Cette ingénieuse conception a donc permis de minimiser la traînée et mais aussi d’accroître considérablement la vitesse.


En effet, le TGV atteint plus de 300 km/h en vitesse de croisière sur les lignes à grande vitesse. Le TGV Duplex est la dernière génération du TGV d’Alstom, qui a par ailleurs battu le record de vitesse sur rail à 574,8 km/h en 2007 grâce à un profil aérodynamique largement amélioré par rapport aux anciennes versions. Son profil est plus « arrondi » que ce soit aux extrémités ou su les côtés. Il lui offre une meilleure pénétration dans l’air et une meilleure stabilité lorsque des vents soufflent latéralement ce qui réduit le risque que le train se couche.

Les ingénieurs ne s’arrêtent pas là. Ils se concentrent aussi sur l’amélioration du profil du train afin de réduire la nuisance sonore et d’économiser de l’énergie. A 25 mètres le TGV est aussi bruyant que le tonnerre soit 93 décibels, pas seulement à cause des frottements sur les rails mais du fait des frottements avec l’air. À 300km/h, ce contact avec l’air est important. La réduction sonore permet également un meilleur confort des passagers et des riverains le long des lignes.


Etude de cas sur HyperLoop :

Afin d’aller plus loin dans notre travail, nous allons étudier le projet HyperLoop dans le but de mieux comprendre l’amélioration des transports ferroviaires et comment permettre à l’Homme de se déplacer plus rapidement.

Qu’est–ce que HyperLoop ?

Elon Musk, un milliardaire américain, a créé ce projet surréaliste en 2013. Son objectif consiste à relier des grandes villes comme Los Angeles et San Francisco. Grâce à ce moyen, nous pourrions réduire à une demi-heure le temps nécessaire pour parcourir les 900 km qui séparent ces deux villes. Hyperloop serait une espèce de train semblable à une capsule circulant dans des tubes. Le véhicule circulerait donc sur un coussin d’air à basse pression. Il y a donc une réduction de la quantité d’air ce qui limite énormément les frottements avec l’air contre le véhicule. Par conséquent, il est lui est plus aisé d’atteindre de hautes vitesses.


Un propulseur à l’avant aspire l’air, ce qui permet à la capsule d’avancer. Des batteries permettent au moteur de faire tourner les hélices. Trente sièges seront mis à disposition par capsule pour accueillir les passagers. Ces capsules seront propulsées à 1.200 km/h et chaque billet coûtera aux alentours de 15 euros.


L'aérodynamisme dans l'Hyperloop:

L’aérodynamisme de l’Hyperloop se présente sous une forme nouvelle. Tout d’abord, par rapport aux trains traditionnels, l’Hyperloop se déplacera dans un tube dans lequel on a réduit la quantité d’air, permettant ainsi de réduire les frottements contre la paroi du train. Ensuite, chaque capsule avancera sur des rails grâce à un système de sustentation magnétique, on diminue davantage les frottements (le train sera en lévitation). Ce mécanisme de lévitation est de nos jours utilisé par le TGV japonais (qui a battu en 2015 un record de vitesse à 603km/h). Les seules sources de frottements subies par l’Hyperloop se concentrent sur les pales de la turbine à l’avant de la capsule : les investigations actuelles visent donc à les réduire en jouant sur la forme des pales de ces turbines. Grâce à ces avancées aérodynamiques, l’objectif pour Hyperloop vise à le rendre capable de franchir une vitesse de l’ordre de 1000km/h voire les 1200 km/h. De telles vitesses constitueraient une avancée considérable dans les transports ferroviaires et plus largement terrestres. Dans ce cas, on parle de TTGV (train à très grande vitesse).

L’homme sera-t-il capable de tenir le choc face à ces machines révolutionnaire ?


Quel budget ? Pour quelle année ?

Le budget prévu pour le projet HyperLoop est évalué aux alentours de 70 milliards d’euros pour une mise en service espérée vers 2040.

Conclusion :

Sur le plan de l’aérodynamisme, le train à très grande vitesse (TTGV) est une grande avancée : la diminution de la quantité d’air dans le tube permet non seulement de réduire la consommation d’énergie, mais aussi de limiter les frottements avec l’air et donc d’améliorer la vitesse de déplacement. Cette augmentation de vitesse a pour but de raccourcir le temps de trajet et par ricochet ouvre la possibilité de parcourir des distances plus longues. On pourrait comparer ce projet à l’un des plus grands avions de l’Histoire, le Concorde, capable d’emmener une centaine de passager à plus de 2000 km/h et de relier Paris à New York en 3h30 environ au lieu d’environ 9 heures.

Source :

C’est pas sorcier – TGV

http://www.europe1.fr/high-tech/hyperloop-le-train-du-futur-vise-les-1-220-km-h-1609027

lexpansion.lexpress.fr/high-tech/hyperloop-le-train-du-futur_1791277.html

https://lexpansion.lexpress.fr/high-tech/hyperloop-train-du-futur-objectif-1000-a-l-heure_1884917.html