Analyse

Comment la rampe a gagné la guerre des pontons F1

Retour sur la manière dont la rampe s'est imposée comme la solution à suivre pour le design des pontons sous la nouvelle réglementation technique de la F1 introduite en 2022.

Les pontons de la Red Bull Racing RB18 en dessin

La nouvelle réglementation technique de la Formule 1 pour 2022 a fait craindre à beaucoup la fin des différences de design et une grille faite de voitures identiques. Cependant, en dépit de règles nettement plus prescriptives, il existait de nettes différences entre chaque machine, les pontons, en particulier, offrant une grande variété de solutions.

Aujourd'hui, un an et demi après le début de cette ère réglementaire, nous commençons à observer un mouvement général vers l'un de ces concepts – la solution du downwash (ou de la rampe) – car les équipes réalisent qu'il répond mieux aux besoins aérodynamiques généraux de la réglementation actuelle.

Alpine, AlphaTauri et Red Bull ont été les premières équipes à adopter cette solution et, parmi elles, Alpine a été la première à suivre sa propre voie de développement, apportant des modifications au design de son entrée d'air dès le Grand Prix d'Azerbaïdjan 2022 pour s'y préparer.

Alpine A522 side floor detail
Alpine A522 sidepods detail

Le toboggan, la rigole, ou toute autre terminologie que l'on pourrait utiliser pour le décrire, tire parti du fait que la majeure partie de la carrosserie du ponton utilisée dans le cadre de ces nouvelles règles est en réalité une façade, les concepteurs étant en mesure de resserrer la carrosserie sur les composants, comme ils le faisaient dans le cadre des règlements antérieurs.

L'équipe Alpine a réalisé que, ses objectifs aérodynamiques étant atteints par la partie avant du ponton, elle pouvait mieux utiliser la partie supérieure de la carrosserie de ce dernier pour acheminer le flux d'air vers les endroits souhaités en aval. Et, bien qu'elle puisse clairement s'attribuer le mérite de cette nouvelle branche de développement, elle s'est probablement aussi inspirée de la solution de Ferrari, celle de la "baignoire".

Ferrari F1-75 side pods
Ferrari F1-75 sidepods comparison

Tout comme la solution de la rampe, la carrosserie du ponton utilisée par Ferrari est plus large que ce qui est nécessaire pour envelopper les éléments internes, avec une grande partie de cette carrosserie consacrée au reconditionnement de l'écoulement d'air turbulent créé en amont.

Les surfaces supérieures ondulées de la baignoire fonctionnent en conjonction avec une série d'ouïes de refroidissement que le règlement autorise, une fois de plus, avec pour conséquence une réduction de la taille des sorties de refroidissement à l'arrière. Ferrari a apporté quelques modifications à cette configuration au cours de l'année 2022, mais il s'agissait d'optimisation du relief plutôt que d'un changement conceptuel de grande ampleur.

Aston Martin front comparison
Aston Martin AMR22 new layout

Aston Martin et Williams ont été les premiers à abandonner, en 2022, leurs solutions initiales respectives à taille haute et rampe courte pour des solutions plus proches de la philosophie employée par le "trio downwash".

Pour Aston Martin, le principal changement est intervenu lors du Grand Prix d'Espagne 2022, avec une tentative de reproduire la solution de plancher et de ponton de la RB18, bien que limitée par le design de l'entrée du ponton, la structure d'impact supérieure faisant obstacle à une évolution vers la solution "ouverte" adoptée par Red Bull.

Williams FW44 floor cut
Williams FW44 open vs closed sidepod

Parallèlement, Williams a été l'une des rares équipes à afficher une identité propre au début de la saison, avec une approche novatrice qui incluait un conduit de dérivation sur l'épaule du ponton. L'équipe avait conçu cette solution de telle sorte que, lorsque le conduit était ouvert, il permettait d'alimenter le flux d'air le long de la rampe raccourcie jusqu'au plancher situé derrière, mais il était également possible de fermer le conduit, ce qui augmentait la capacité de refroidissement.

Comparaison en vue de côté de la Williams FW44.

Comparaison en vue de côté de la Williams FW44.

Williams a clairement compris très tôt que son concept n'allait pas offrir le type de performances recherché, mais n'a pu mettre en œuvre sa propre version d'une rampe descendante plus longue qu'à Silverstone. Des modifications correspondantes ont alors été apportées au plancher et au capot moteur afin qu'ils contribuent de concert à l'amélioration des performances.

L'autre grande exception en termes de design de ponton a été Mercedes, l'équipe ayant initialement introduit une configuration "classique" lors de la présentation de sa voiture en 2022, qu'elle a ensuite utilisée lors des essais de Barcelone.

Mercedes W13 side view comparison

Comparaison des versions de la Mercedes W13.

Les équipes se sont ensuite rendues aux essais officiels de pré-saison à Bahreïn, où Mercedes a dévoilé sa nouvelle solution, qui a rapidement été surnommée "zéro ponton". Elle représentait un contraste frappant avec de nombreuses autres formules présentées par ses rivaux, avec simplement une étroite entrée verticale dépassant du côté du châssis de la W13, qui était chargée de refroidir ses éléments internes.

Le reste de la carrosserie était étroitement lié aux composants qu'elle contenait, de la même manière que toutes les équipes avaient procédé à la rétraction de leur carrosserie dans le cadre de l'ère réglementaire précédente. Afin d'atteindre ses objectifs, l'équipe a dû faire preuve d'un peu d'imagination en ce qui concerne la structure d'impact latérale supérieure, qui était logée dans son propre carénage à la fois en avant et au-dessus de la carrosserie principale.

MCL36 side view comparison
McLaren sidepods details

McLaren, comme beaucoup de ses rivaux, a commencé la saison avec son propre concept, mais a dérivé vers quelque chose de plus proche de la solution de la rampe vue sur l'Alpine, l'AlphaTauri et la Red Bull. L'écurie a pu injecter plus d'ADN de cette dernière dans son concept, puisqu'elle s'est également appropriée un design d'entrée d'air similaire.

Cette solution pour l'entrée d'air a été pleinement intégrée au langage de conception de McLaren pour 2023, l'équipe procédant à une refonte complète des pontons, du plancher et du capot moteur lors du Grand Prix d'Autriche, préparant le terrain à un bond significatif dans la hiérarchie.

McLaren side comparison (Silverstone endplate Inset)

Comparaison des versions de la McLaren MCL60

Il est clair que pratiquement aucune surface n'a été épargnée par la refonte de la voiture, avec l'augmentation de l'écart entre "lèvre supérieure" et "lèvre inférieure" au niveau de l'entrée d'air, la découpe sous le ponton, la géométrie des flancs et la longueur de la rampe du ponton. Et, suivant les traces d'Aston Martin, McLaren a également incorporé un toboggan beaucoup plus profond sur la surface supérieure des pontons de la MCL60.

La solution du toboggan plus profond est un excellent exemple de la façon dont les équipes de F1 s'emparent d'une idée et la font évoluer lorsqu'elles l'intègrent à leur propre système. Le design de l'AMR23, par exemple, trouve son origine dans la version plus superficielle apparue pour la première fois sur l'Alpine A522 en 2022, qui a depuis engendré plusieurs nouvelles idées de développement, y compris chez Aston Martin, qui a poussé son design encore plus loin, avec une évolution introduite au Canada.

Aston Martin AMR23 sidepods view

Ponton de l'Aston Martin AMR23

Entretemps, la Scuderia Ferrari a également intégré sa propre version du toboggan, bien que moins profonde, puisqu'elle a fait les premiers pas vers une solution de rampe "downwash" lorsqu'elle a modifié ses pontons au Grand Prix d'Espagne.

Les changements ont également contraint l'équipe à revoir l'agencement de ses ouïes de refroidissement, dont une grande partie est logée sur l'épaule du capot moteur, bien qu'elle ait toujours la possibilité d'ajouter ou de réduire du refroidissement grâce aux panneaux interchangeables logés dans la carrosserie.

La Scuderia a conservé son système de "S-duct" dans le cadre de l'évolution, la solution étant intégrée dans la philosophie globale du ponton, étant donné que l'entrée verticale située plus bas sur le côté du châssis est utilisée pour acheminer le flux d'air depuis le dessous de l'entrée principale du ponton et le distribuer sur la surface supérieure de ce dernier via la sortie incurvée située à côté du halo.

Ferrari SF-23 comparison Spanish GP
Ferrari SF-23 S-duct detail

La réticence de Mercedes à accepter les lacunes du concept zéro ponton et son maintien pour le début de l'année 2023 ont conduit l'équipe à adopter une approche encore plus "créature de Frankenstein" lorsqu'elle a finalement opéré le changement lors du Grand Prix de Monaco. Cela est dû à l'emplacement du carénage de la structure d'impact susmentionnée, qui ne peut être modifié sans introduire un nouveau châssis. Cela compromet également le design de l'entrée d'air, de la découpe et de la partie supérieure du ponton, sur la base de solutions déjà vues ailleurs.

L'évolution de Monaco s'est avérée une solution provisoire, l'équipe ayant optimisé à la fois l'entrée d'air, le reste de la carrosserie du ponton et son plancher lors du Grand Prix de Belgique. Et, bien qu'elle soit encore clairement capable de tirer davantage de performances de son nouveau package, il est plus que probable qu'elle adoptera une approche très différente pour cette partie de la voiture la saison prochaine.

Mercedes W14 sidepods detail, Belgian GP

Évolution des pontons de la Mercedes W14

Red Bull est actuellement la force dominatrice et il n'est donc pas étonnant que la solution de la rampe lui soit souvent attribuée, même si d'autres ont également démarré leur campagne 2022 avec des solutions similaires.

Alors que ses poursuivants ont expérimenté des designs de type toboggan, Red Bull a tenu bon jusqu'à présent, en continuant d'utiliser une rampe plus anodine au niveau de la carrosserie qui descend jusqu'à l'arrière de son plancher. Cependant, la décision d'améliorer la partie avant du ponton n'a pas été prise à la légère, l'accent ayant été mis sur l'entrée d'air de la RB19 et sur la façon dont elle peut influencer la taille de la découpe sous le ponton.

Cette démarche a débuté en Azerbaïdjan lorsque l'entrée d'air a été réduite en hauteur mais élargie pour compenser. L'équipe a alors apporté des modifications aux éléments internes et aux conduits dans le ponton, tout en optimisant la carrosserie externe pour obtenir des gains aérodynamiques supplémentaires.

Les évolutions se sont concentrées sur l'entrée d'air et la prise d'air inférieure, cette dernière ayant été élargie vers l'avant, ce qui fait paraître l'entrée d'air encore plus petite sous certains angles. L'avantage supplémentaire est d'agrandir l'entrée d'air tout en la protégeant du sillage turbulent émis par l'avant de la voiture.

Red Bull Racing RB19 sidepods inlet comparison
Red Bull Racing RB19 sidepod detail

Il est clair que les équipes suivent désormais une seule voie de développement principale, mais cela ne veut pas dire qu'elles font toutes la même chose. En fait, c'est loin d'être le cas et il sera intéressant de voir laquelle de ces solutions concurrentes les équipes choisiront à l'avenir et s'il y aura d'autres ramifications à partir de l'arbre de développement principal.

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