Une copie du Tesla Roadster n’atteindra probablement pas 60 km/h en moins d’une seconde

Le deuxième-génération Tesla Roadster est de retour dans l’actualité après qu’Elon Musk a annoncé que la voiture atteindrait 60 milles à l’heure en moins d’une seconde. est presque une seconde plus rapide que le détenteur actuel du record, ce qui m’a amené à me demander : est-ce réellement possible ? J’ai analysé quelques chiffres pour obtenir la réponse : c’est techniquement faisable, mais ce serait le cas. être si gênant que tout cet effort n’en vaut pas la peine. Voyons ce que j’ai trouvé.En 2021, alors que Musk affirmait que le Roadster passerait de zéro à 60 en 1,1 seconde, nous avons vérifié son travail

et a découvert que cela pourrait théoriquement se produire si Tesla remplaçait les sièges arrière par un énorme réservoir d’air sous pression et un compresseur. Cependant, avec cette nouvelle affirmation, je suis revenu pour mettre à jour ces chiffres et voir s’ils tenaient toujours le coup. Je montre toujours mon travail, mais je l’expliquerai aussiTout d’abord, nous allons exposer les faits que nous connaissons. Le Roadster peut atteindre les 60 km/h en « moins d’une seconde », ce qui signifie max de 0,99 seconde. Par la générosité de mon cœur, c’est le chiffre sur lequel nous travaillerons, pour un chiffre d’accélération de 2,763 gs. Nous savons d’après la fiche technique que le Roadster réclame 10 000 newton-mètres de couple de roue, mais nous ne sommes essentiellement pas connaître le poids de la voiture.

sais la batterie pèse environ 1 800 livres seule, alors que les estimations du poids de la voiture varient de 3 500 livres à 4 100. J’ai opté pour 3 900, car c’est à la fois dans cette plage et dans le poids approximatif d’une Nissan GT-R, une référence solide pour accélération. Tout d’abord, nous devons calculer la force que la voiture peut fournir à partir de sa propre transmission électrique. En utilisant ce chiffre de 10 000 Nm et la dimension des pneus (visible sur certaines photos de presse, si vous vraiment

zoom avant), nous pouvons calculer que la transmission électrique fournit 27 435 newtons de force, soit une poussée suffisante pour bénir une voiture de 3 900 livres avec 1,58 g d’accélération. Ce n’est pas rien de se moquer en soi, mais ce n’est pas suffisant pour atteindre l’objectif de 0,99 seconde. C’est Il faudra 1,183 g supplémentaires, fournis par Musk’s autre autre autre autre société: SpaceX, avec ses réservoirs d’air comprimé propulseurs à air froid. Pour cela, nous allons revenir sur Travaux du Dr Stephen Granade à partir de 2021: Cependant, dans quelle mesure les propulseurs à air froid sont-ils efficaces ? L’équivalent en termes d’efficacité énergétique d’une fusée est appelé “impulsion spécifique”. Plus l’efficacité d’un moteur de fusée est élevée. plus elle est efficace. L’impulsion spécifique est mesurée en secondes, ce qui semble bizarre jusqu’à ce que vous réalisiez que l’impulsion spécifique est la réponse à la question : “Combien de secondes un moteur spécifique peut-il, utilisant un carburant spécifique, accélérer sa propre masse à un g ?" Le premier étage du Falcon 9 utilise des moteurs avec une impulsion spécifique de 280 secondes au niveau de la mer.Un propulseur à air froid utilisant de l’air ? Puisque l’air est principalement constitué d’azote, j’utiliserai l’impulsion spécifique pour un propulseur à azote :

environ 70 secondes.

Ce n’est pas très économe en carburant. Mais est-ce suffisant ? Pour comprendre cela, nous devons voir de quelle force de poussée nous avons besoin et, sur cette base, combien d’air les propulseurs utiliseront pour pousser la voiture avec cette quantité de poussée.Un autre mot pour « poussée » est « force », et la force est égale à la masse multipliée par l’accélération. Je suppose que le Roadster accélère à une accélération constante, qui n’est probablement pas vrai mais suffisamment proche pour mes objectifs. Pour atteindre 60 MPH en 1,1 seconde, le La voiture a besoin d’une accélération d’un peu plus de 24 mètres par seconde carrée, soit près de 2,5 g. Pour en revenir à la physique au lycée, nous savons que la force requise sera celle de l’accélération multipliée par la masse de la voiture.

La batterie peut peser environ 800 kg

, je suppose que la voiture pèsera environ 1 600 kg. Cela signifie que la voiture a besoin de près de 39 000 newtons de poussée pour atteindre cette vitesse.Cependant, les propulseurs ne sont pas la seule chose qui pousse la voiture. Les roues et le groupe motopropulseur peuvent soi-disant amener la voiture à 60 km/h en 2,1 secondes. Pour ce faire, ils doivent fournir environ 20 000 newtons de force. En supposant que les propulseurs ne font pas perdre aux pneus leur adhérence. , ce qui laisse 19 000 newtons de force aux propulseurs.Stephen et moi différençons dans nos premiers calculs (des choses comme le poids de la voiture et la quantité de force fournie par la propulsion électrique) mais en fait, ces différences s’équilibrent à peu près. Ses calculs ont conduit à un déficit de 19 000 newtons, alors que mon déficit de 1,183 g nécessite 20 254 newtons — proche suffisamment pour que le reste des calculs change à peine. Alors, regardons à quoi cela ressemble dans la vraie vie :

La poussée d’une fusée est égale au temps d’impulsion spécifique g multiplié par la vitesse à laquelle le moteur de la fusée expulse la masse. Pour produire la quantité de poussée, nous En cas de besoin, le propulseur doit rejeter près de 27 kilogrammes d’air chaque seconde.

utiliser 10 propulseurs au lieu d’un seul

, mais cela signifie simplement que chaque propulseur rejettera 2,7 kilogrammes d’air par seconde. Le total d’air requis par seconde reste le pareil.(Au fait, l’air sortira des propulseurs à certains moments. 1 500 mph

(Ne changez pas de voie trop près d’une autre voiture lorsque vous tirez avec ces propulseurs !)Si vous utilisez les propulseurs pour atteindre 60 mph en 1,1 seconde, vous aurez besoin de 30 kg d’air . À pression atmosphérique normale, vous auriez besoin d’un réservoir de la taille d’un conteneur d’expédition. Mais Tesla utilise de l’air comprimé stocké dans un vaisseau pressurisé SpaceX, connu sous le nom de COPV. Les COPV SpaceX retiennent l’azote à 6 000 psi

. À cette pression, vous pouvez obtenir l’air dont vous avez besoin dans un récipient de 55 litres. 55 litres équivalent à 15 gallons. Ce n’est pas mal ! Un COPV de la taille d’un petit chauffe-eau domestique pourrait contenir autant . Tesla prévoit de retirer les deux sièges arrière pour faire de la place au COPV (), ce qui j’estime laisser de la place pour environ 140-150 L réservoir. Cependant, être dans le voisinage du plausible n’est pas la même chose qu’être pratique. La pression à l’intérieur du COPV chutera à mesure que l’air sort du propulseur, vous auriez donc besoin de plus de 55 L d’air. Pire encore, ce sera de remplir les réservoirs. Tesla a suggéré d’utiliser une pompe électrique pour remplir les réservoirs :

L’astuce consiste à trouver un compresseur d’air électrique portable capable de remplir les réservoirs jusqu’à leur pression de 6 000 psi. Plus la pression de sortie est élevée, plus le réservoir se remplit lentement. Vous trouvez ces hautes pressions dans les réservoirs de plongée sous-marine, alors je regarde aussi Compresseurs d’air pour bouteilles de plongée sous-marine.

HPDMC en fabrique un qui a une pression de service de 4 500 psi

. Il prendrait deux heures et demie pour remplir notre réservoir de 55 L. Il aspire également 3 000 watts. C’est beaucoup de pouvoir, mais toi pourrait l’échanger avec un de BEAMNOVA ou Orion. Ils ne consomment que 1 800 watts. Bien sûr, maintenant, il faudrait quatre heures pour remplir le réservoir. Vous pensez peut-être à des compresseurs comme ceux que l’on trouve dans les garages et les ateliers — bruyants, bruyants et peu pratiques — mais ne vous inquiétez pas, le compresseur Ce dont nous avons besoin ici n’est pas la même situation. La plupart des compresseurs d’air de garage ne contiennent que de l’air jusqu’à environ 150 à 200 psi, bien en dessous de la 6 000 que les propriétaires de Roadster seront déplaceront directement derrière leur tête.C’est tout le genre de pensée théoriquement possible mais réaliste et absurde que Musk semble aimer – promettant de faire de la science-fiction une réalité, peu importe si c’est en fait une bonne idée. Le Roadster peut, en théorie, si jamais il se détache, parcourir 60 milles et une heure en moins d’une seconde, mais les coûts pour le faire sont si importants que cela n’en vaudrait jamais la peine.

You may think of compressors like those found in garages and workshops — loud, rattly, and inconvenient — but don’t worry, the compressor needed here isn’t the same situation. Most garage air compressors only pack air down to about 150 to 200 psi, far below the 6,000 that Roadster owners will be shuttling around directly behind their heads.

This is all the kind of theoretically possible but realistically absurd thinking that Musk seems to love — promising to bring science fiction into reality, regardless of whether or not it’s actually a good idea. The Roadster may, in theory, if it ever releases, hit 60 miles an hour in under one second, but the costs of doing so are so great that it would never be worth it.

A version of this article originally appeared on Jalopnik.