Comment les freins des F1 ont évolué en 2024

Les changements apportés au règlement de la Formule 1 ont été considérables en 2022. Alors qu'une grande partie des débats depuis son instauration a tourné autour du design des pontons et de la façon dont les équipes ont géré au mieux le passage à des planchers plus puissants, beaucoup d'autres aspects de la conception ont été affectés.

Ces autres aspects ont régulièrement évolué au cours de cette période afin d'améliorer les performances globales de chaque monoplace. L'un de ces éléments est le système de freinage, pour lequel plusieurs domaines de design se recoupent afin d'extraire le maximum de performance.

Après tout, il ne s'agit pas seulement de procurer des performances mécaniques optimales, le système de freinage doit également assurer un refroidissement suffisant pour soutenir un tel effort, tout en limitant son impact aérodynamique. En outre, l'interaction thermique entre les freins et la jante a un effet sur les performances et la dégradation des pneus, car la température globale du pneu peut être affectée par le transfert de chaleur entre les deux.

Comme on peut s'y attendre, l'approche générale adoptée par les équipes est la même, puisqu'elles sont toutes contraintes par les mêmes règles, mais il reste suffisamment de marge de manœuvre pour que chaque structure ait son propre ADN de design, avec diverses solutions émergeant encore après plusieurs saisons passées sous l'égide du même règlement.

Pour récapituler, les changements apportés pour 2022 visaient principalement à contrôler la façon dont la chaleur et le flux d'air s'échappent de l'assemblage, les équipes ayant employé diverses tactiques de design au cours de l'ère réglementaire précédente pour améliorer le passage du flux autour de la roue. Cela comprenait des éléments tels que des essieux soufflés et des conduites croisées dans le système de freinage qui servaient principalement à améliorer son rendement aérodynamique, plutôt que d'être nécessaires pour refroidir les freins.

Le système de freinage de la Red Bull RB18.

Photo de: Giorgio Piola

Pour interdire ces solutions aérodynamiques, le règlement ne permet plus au flux d'air de s'échapper de la face extérieure des écopes de frein et de sortir par la jante. À la place, il y a une zone désignée sur la cloison à l'extrémité de l'écope de frein où l'air chaud est éjecté (voir la solution sur la RB18, ci-dessus).

Cela a conduit les équipes à créer plusieurs couches au sein de leur système de freinage afin de mieux gérer le flux d'air et la chaleur avant qu'ils ne soient expulsés du système.

Ce système "gigogne" se compose généralement de conduites (qui amènent l'air froid vers l'étrier et le renvoient vers la sortie après l'avoir refroidi), d'au moins un tambour interne (avec divers reliefs permettant de modifier la trajectoire du flux d'air) et d'un tambour externe final (qui, contrairement à ce qui se faisait auparavant, ne doit pas comporter de trous ou d'ouvertures permettant de transférer l'air ou la chaleur vers le flux d'air externe).

Si l'on compare les conduites qui amènent l'air frais vers l'étrier sur les McLaren (à gauche ci-dessus) et les Mercedes (à droite), par exemple, on constate que les concepts diffèrent. Mercedes a opté pour une conduite simple et courte plus traditionnelle entre l'entrée et l'étrier, tandis que McLaren a choisi un arrangement avec deux canaux, alimentant chaque côté de l'étrier de manière indépendante.

Et, alors qu'il est devenu courant sous cette réglementation d'enfermer le disque de frein dans son propre carénage, afin de mieux gérer la chaleur qui se dissipe, certaines équipes ont dorénavant créé des ouvertures à l'intérieur du carénage et du tambour interne pour permettre à une partie de la chaleur générée de se frayer un chemin entre les différentes couches de l'assemblage.

Comme on peut le voir ici, Mercedes (à gauche ci-dessus) et Red Bull (à droite) ont tous deux conçu des modèles dotés de ces caractéristiques, bien que leur approche soit très différente, puisque le premier a opté pour de petites ouvertures elliptiques sur la surface supérieure et la face extérieure du tambour intérieur. Red Bull a quant à elle préféré une ouverture plus large, entourée d'un insert métallique qui sert vraisemblablement de dissipateur thermique.

Comme on peut s'y attendre, il y a encore beaucoup de performance à trouver dans les changements à ce niveau, étant donné qu'il s'agit d'une intersection de performance entre de nombreux domaines de conception. Les équipes font constamment évoluer la taille de leurs écopes d'entrée et de sortie pour s'adapter aux caractéristiques de chaque circuit, tout en trouvant des moyens de mieux gérer le flux d'air et la chaleur en interne pour optimiser l'échange de chaleur entre les freins et les pneus, via les jantes.