Les jantes aérodynamiques valent-elles un poids supplémentaire?

J'avais l'impression que la réduction du poids de vos roues est importante. Cependant, je remarque que la plupart des jantes aérodynamiques extrêmement haut de gamme sont en fait plus lourdes que les jantes moins chères du même fabricant.

Par exemple:

• Les roues EA90 SLX relativement d'entrée de gamme d' Easton cadencent à 1398 grammes et environ 1000 $ pour une paire, tandis que leur EC90 TKO super haut de gamme pèse 1545 grammes pour le double du prix.

• Les roues Kysrium Elite S de Mavic pèsent 1520 g et moins d' un tiers du prix de leurs roues haut de gamme Cosmic Carbone 80 à 1640 g.

• Le 30 Clincher de Zipp ne coûte que 850 $ pour une paire à 1655g tandis que ses 808 Firecrest® Carbon Clinchers coûtent 3000 $ et pèsent 1730g.

De toute évidence, les prix semblent soutenir l'idée que l'aérodynamique compte plus de quelques centaines de grammes de poids, mais à quel moment le poids supplémentaire compense-t-il le gain? Ou est-il important de réduire le poids de rotation ?

De toute évidence, les prix semblent soutenir l'idée que l'aérodynamique compte plus de quelques centaines de grammes de poids, mais à quel moment le poids supplémentaire compense-t-il le gain?

Un calcul exact dépendra de la masse totale de vous et de votre vélo, de votre vitesse, du vent, de son angle, que vous montiez, à plat ou en descendant, et de la vitesse que vous allez (ou de la puissance que vous re éteindre). Cependant, nous pouvons faire des estimations approximatives de plusieurs de ces variables pour obtenir une réponse approximative.

Supposons que les roues aérodynamiques ajoutent 100 grammes de masse totale par rapport aux roues "d'origine" et réduisent en retour votre surface de traînée, CdA, de 0,005 m ^ 2. C'est une amélioration approximative pour une roue raisonnablement aérodynamique par rapport à une jante de boîte standard, bien que pour des roues extrêmement bien conçues, vous pouvez voir peut-être le double de cette différence (~ 0,01 m ^ 2) ou plus, en particulier à des angles de lacet élevés.

L'équation de puissance pour un vélo est bien comprise et a été donnée dans cette réponse Bicycles Stackexchange . Ainsi, pour déterminer le point auquel il est préférable de compenser un poids plus faible pour une traînée aérodynamique, nous pouvons substituer des valeurs appropriées pour la masse, la vitesse, la pente, etc., et tracer les économies d'énergie, comme cela est fait ici.

La figure ci-dessous compare un vélo rider plus 80 kg avec des jantes standard et un vélo rider plus 80,1 kg avec des jantes aérodynamiques. Nous supposons que les jantes aéro économisent 0,005 m ^ 2 dans la zone de traînée par rapport aux jantes standard. Trois lignes pointillées indiquent les économies d'énergie pour une montée de 5%, une route plate et une descente de 5%. L'axe des x montre la vitesse du cycliste en km / h, tandis que l'axe des y montre les économies pour les roues plus légères - lorsque la ligne pointillée est au-dessus de la ligne zéro horizontale solide, il est préférable d'avoir des roues plus légères; lorsque la ligne pointillée tombe en dessous de la ligne zéro horizontale solide, il est préférable d'avoir des roues plus aérodynamiques.

Comme vous pouvez le voir, ce n'est que pour les montées raides à basse vitesse qu'il est préférable d'avoir des roues plus légères; cependant, pour cette comparaison particulière des économies de poids et des économies de traînée aérodynamique, l'avantage est faible, inférieur à un watt. À mesure que la vitesse augmente, la ligne pointillée finit par descendre en dessous de zéro et il devient préférable d'opter pour les économies aérodynamiques.

C'était pour une colline escarpée. Sur le plat et pour les descentes, vous serez presque toujours mieux avec les roues plus aérodynamiques.

A noter que les économies d'énergie sont encore relativement modestes. En course, même de petits avantages peuvent être obtenus pour déterminer la victoire ou la perte, mais pour une conduite récréative normale, vous pouvez garder à l'esprit l'ampleur des roues plus légères par rapport aux roues plus aérodynamiques, surtout si votre budget est limité. Vous seul pouvez décider si l'avantage relatif est rentable.

J'ai pensé que je pourrais ajouter quelques commentaires supplémentaires à ces exemples très bons et complets des scénarios de poids aéro v que Robert a fournis l'année dernière.

En particulier le scénario dynamique d'accélérations sur terrain plat, qui est un peu plus complexe que le cyclisme en régime permanent.

Certains pourraient penser que les roues légères accéléreraient mieux que les roues aérodynamiques plus lourdes, mais ce n'est pas nécessairement le cas. En effet, il est plus probable que le contraire soit vrai, car une fois que vous voyagez à grande vitesse, la demande d'énergie est dominée par deux facteurs; changements dans l'énergie cinétique (y compris en rotation) et surmonter la traînée d'air importante et toujours croissante

Si vous réduisez la demande d'énergie pour surmonter la traînée d'air, alors l'énergie requise pour cela peut être utilisée à la place pour augmenter l'énergie cinétique.

Que cela entraîne ou non un gain de performances dépend de la vitesse de démarrage, de la durée de l'accélération, ainsi que de l'amplitude des différences aérodynamiques et de masse.

Je passe en revue ce problème en détail dans ce blog que j'ai fait l'année dernière:

http://alex-cycle.blogspot.com.au/2013/02/the-sum-of-parts.html

Dans cet article, je compare des accélérations longues de 10 secondes à partir d'une vitesse nulle et d'une vitesse de démarrage de 30 km / h. Dans les exemples, j'ai utilisé une différence aérodynamique typique que j'ai mesurée entre de telles roues et une différence exagérée de masse de roue de 0,5 kg.

Les résultats sont tracés sur des graphiques.

Il s'avère que si vous commencez le sprint à partir de la vitesse (dans ce cas, 30 km / h), le pilote de roue aérodynamique plus lourd avance immédiatement et son avance continue de croître. La roue aérodynamique plus lourde est toujours le meilleur choix dans ce scénario (malgré la myriade d'autres facteurs de choix de roue - que je décris dans le post lié):

Cependant, c'est un peu différent d'un arrêt mort où le pilote de roue plus léger a un avantage initial, mais le pilote de roue aérodynamique plus lourd commence à rattraper et prend le pilote de roue plus léger après environ 7 secondes, puis s'éloigne du pilote de roue plus léger .

Ainsi, un critique de hot-dog aux virages presque morts présente un dilemme intéressant et pourrait peut-être bénéficier d'une évaluation plus personnalisée. Sinon, si la course ne ralentit jamais vraiment autant pour les virages, une paire de roues aérodynamiques sera presque toujours plus rapide et / ou nécessitera moins d'énergie, et accélérera plus vite.

Bien sûr, le scénario exact pour tout individu dépend de la forme de leur puissance de sprint en fonction du temps, car certains coureurs ont une puissance de crête plus élevée, certains coureurs connaissent une atténuation de la puissance plus rapide, etc.

Les principes ne changent cependant pas, car la nature et la forme globale des parcelles seront similaires car l'approvisionnement énergétique est fixe et cela permet de surmonter le total de chaque facteur de demande d'énergie, c'est-à-dire les changements d'énergie cinétique, la traînée d'air, la résistance au roulement , changements d'énergie potentiels (gravité), friction de la transmission. Exige moins d'énergie pour l'un, et plus est disponible pour les autres.

Dans cet article, je couvre également l'impact des différences de masse de roue de rotation / moment d'inertie, qui se révèle être un si petit facteur qu'il est presque négligeable.

Je pense que cela dépend du parcours que vous conduisez. Les professionnels auront plusieurs essieux montés et utiliseront différentes roues en fonction du parcours qu'ils conduisent pour la journée. Le poids ne fait vraiment une grande différence que si vous grimpez ou accélérez. Donc, pour un parcours avec beaucoup de climing, où la traînée aérodynamique est au minimum de toute façon, ils choisiront souvent une paire de roues très légère sans jantes aérodynamiques. Pendant les courses à plat et les contre-la-montre où l'aérodynamique donne un plus grand avantage, ils iront avec les roues aérodynamiques légèrement plus lourdes.

J'ai récemment effectué une analyse supplémentaire sur la modélisation mentionnée dans ma réponse précédente, cette fois en utilisant une courbe de puissance de sortie réaliste pour les accélérations à partir d'un démarrage à l'arrêt et de deux scénarios de démarrage à roulement, au lieu des 1000 W supposés plats utilisés dans le modèle précédent.

Le lien complet est ici: http://alex-cycle.blogspot.com.au/2014/12/the-sum-of-parts-ii.html

Mais en bref, les conclusions sont les mêmes, juste quelques différences mineures dans le moment exact où l'aéro devient plus avantageux au départ arrêté. Si vous roulez déjà sur un terrain plat, c'est toujours un meilleur choix, et j'ai ajouté un troisième scénario, une accélération en montée à partir d'une faible vitesse de départ (pensez à un critérium en demi-tour en bas de colline). Dans ce cas, la roue aérodynamique gagne toujours, à moins que la ligne d'arrivée ne soit proche du virage.

A noter que les économies d'énergie sont encore relativement modestes. En course, même de petits avantages peuvent être obtenus pour déterminer la victoire ou la perte, mais pour une conduite récréative normale, vous pouvez garder à l'esprit l'ampleur des roues plus légères par rapport aux roues plus aérodynamiques, surtout si votre budget est limité. Vous seul pouvez décider si l'avantage relatif est rentable.