EC-04, STRONGLY ENGINEERED
EC-04, le renouveau
Après un dernier projet laborieux et des performances en dessous des résultats espérés, l’ESTACA Formula Team a dû se réinventer pour survivre et revenir sur le devant de la scène.
Le projet EC-04 a débuté en septembre 2021, dans un contexte économique difficile pour l’association. En effet, nous avions atteint un nombre de membre particulièrement bas et perdu un grand nombre de nos partenaires à la suite de la période covid.
Seule une poignée d’étudiants subsistaient de l’année précédente avec les connaissances et la volonté de développer une monoplace marquant une nouvelle page de l’histoire de l’association.
Nous avons donc développé EC-04 en la voulant simple dans sa conception et ses technologies mais professionnelle dans son développement et sa fabrication. Nous nous devions également de nous rapprocher des cadences de production standard de la Formula Student. Pour cela nous avons choisi de réaliser cette monoplace sur une durée de 2 ans.
LA SIMPLICITÉ AU SERVICE DE LA PERFORMANCE
Aux vues de nos ressources au moment du lancement du projet nous ne pouvions pas nous permettre de choisir les technologies de pointes utilisées sur la précédente monoplace, trop couteuse et complexe à mettre en place pour ce renouveau. La simplicité des systèmes et la réflexion des processus nécessaire à la fabrication ont été l’enjeux numéro un de notre processus de conception. Cette simplicité devait également nous permettre d’obtenir une monoplace saine et représentant une bonne base de travail pour les futures véhicules de l’association.
Dans le cadre de cette simplification, nous avons fait le choix de retourner sur un châssis tubulaire, plus facile à développer et à fabriquer et de conserver le même groupe motopropulseur pour capitaliser sur les acquis de la génération précédente et de pouvoir travailler sur sa fiabilité.
Le châssis : retour aux origines
Pour développer le châssis d’EC-04, nous sommes partis du châssis de sa grande sœur EC-02 pour nous donner les grandes lignes de conduite.
De nombreux projets ont été conduits en parallèle par le pôle Châssis afin de développer un nouveau tubulaire répondant à l’ensemble de nos besoins : ergonomie pour le pilote, crashbox de sécurité et crashtest, analyse de rigidité et d’allègement et méthodes de fabrication (tout ses éléments devant respecter le règlement particulièrement strict de la Formula Student)
Pour développer un châssis de Formula Student, il faut commencer par choisir les points d’encrage de nos Liaisons Au Sol. Puis le département Châssis s’occupe de relier ses points tout en laissant suffisamment d’espace pour les autres organes du véhicule, tel que le moteur mais aussi le pilote.
Pour maximiser la performance, nous souhaitons voir ce châssis aussi rigide que possible, mais également léger, deux variables évoluant souvent dans le même sens. Il faut donc définir un objectif de raideur puis faire des compromis soit sur l’un soit sur l’autre au fil du développement.
Pour nous aider dans notre démarche nous avons utilisé Ansys Mechanical pour simuler différentes configurations de notre châssis et ainsi déterminer le meilleur compromis.
Nous tenons à remercier tout particulièrement FASTER pour leur accompagnement dans ce projet, sans qui nous n’aurions pas été capable de réaliser le soudage de nos tubes. Nous avons pu bénéficier d’un équipement de pointe pour la mise en position de nos tubes et de l’aide de leur équipe de soudeurs pour fabriquer un châssis précis à 0.2mm près.
Le groupe moto-propulseur : la continuité
Nous avons choisi de conserver le même ensemble moteur/différentiel pour EC-04 afin de capitaliser sur les enseignements du véhicule précédent. De plus les performances de ce dernier nous avais satisfait.
Pour ce véhicule nous avons donc travaillé à l’amélioration des performances de ce dernier. Nous souhaitons en extraire plus de puissance. Dans cet objectif nous avons travaillé sur l’optimisation de l’admission. Nous avons également travaillé sur l’optimisation du flux d’air dans la boite à air en utilisant le phénomène de résonnance.
Quant au pôle faisceau, travaillant très étroitement avec le pôle GMP, leur travail était d’améliorer de façon significative la fiabilité de l’électronique de la monoplace, avant de pouvoir mettre en place des systèmes de contrôle et d’acquisition de donnée plus complexe.
Pour cela ils ont redesigner entièrement le circuit électrique de la monoplace. Nous avons pu bénéficier de l’aide de Technomap et d’Oreca pour sa conception ainsi que sa fabrication. Cette collaboration nous a permis de mettre en place des processus de conception et fabrication de rang professionnel, limitant les risques d’erreur et de mauvais fonctionnement.
Le pôle aérodynamique : efficacité
Pour EC-04, l’objectif premier était d’améliorer l’efficacité et réduire la masse de nos ailerons. Cela passe par une qualité de fabrication bien meilleure que celle de notre premier pack aérodynamique (sur EC-03). Nous devions alors redessiner notre pack afin de définir des géométries plus simple, adaptée à nos capacités de production. Ce cycle de conception à donc été marqué par de nombreuse itérations de notre concept en CFD.
Au final, après de longues recherches sur les méthodes de fabrication, nous avons réussi à atteindre une réduction de masse de près de 18 kg par rapport à l’année précédente grâce à l’utilisation de géométrie adapté à nos capacités, ce qui résulte e un pack aérodynamique presque entièrement réalisé en fibre de carbone.
Nous avons également eu la chance de pouvoir réaliser un test en soufflerie chez notre partenaire S2A afin de corréler avec nos résultats de simulation. Ce fut une expérience extrêmement enrichissante pour l’équipe, nous permettant de déceler les points fort, mais aussi les faiblesses de notre concept aérodynamique.
Le pack aérodynamique d’EC-04 a été une bonne réussite puisque nous avons atteint une downforce de 1220 Newtons à 100 km/h en soufflerie, ce qui ne représente qu’une déviation de 03 % par rapport aux simulations.
Ces résultats sont encourageant pour la suite de l’association, constituent une bonne base pour des améliorations aérodynamiques, contribuants à la performance de la monoplace.
L'objectif final : les compétitions
Chaque été une quinzaine de compétition prennent place à travers l’Europe où les équipes du monde entier se rejoignent pour s’affronter dans les plus grandes compétitions de design du monde.
Cette année nous nous sommes qualifiés à Formula Student Germany et Formula Student East qui font partis des 3 plus prestigieuses du monde.