Analyse

Les défis posés par les freins avec la réglementation de 2022

Le châssis et les ailerons ne sont pas les seuls éléments des Formule 1 à avoir été modifiés en 2022. Les freins ont connu leur lot d'évolutions, soulevant de nouveaux défis pour les ingénieurs.

Dimension des disques de freins 2022

Les analyses techniques F1 de Giorgio Piola

Éminent expert technique de Formule 1, Giorgio Piola suit les Grands Prix depuis les années 1960. Sur Motorsport.com, ses analyses et illustrations se penchent sur toutes les nouveautés aperçues en F1 au fil des Grands Prix.

Les modifications apportées au règlement en Formule 1 pour 2022 ne se limitent pas à l'aérodynamique, puisque d'autres domaines clés des monoplaces ont également été totalement revus. L'un d'entre eux, qui s'est véritablement métamorphosé et qui a déjà causé quelques problèmes d'envergure pour un certain nombre d'équipes, est celui des freins. Les écuries avaient développé leurs modèles pour contrôler le flux d'air et leur refroidissement, mais les possibilités de développement ont été limitées dans le cadre d'une évolution pour réduire les coûts et améliorer le spectacle.

Tout d'abord, le diamètre des disques de frein a été augmenté en fonction du poids supplémentaire des voitures de cette saison. Une monoplace plus lourde demande un freinage plus fort, nécessitant donc des modifications. Ainsi, le disque avant passe d'un maximum de 278 mm à un diamètre compris entre 325 mm et 330 mm, tandis que le disque arrière doit désormais mesurer entre 275 mm et 280 mm. En outre, la FIA a ajouté un paragraphe qui demande à ce que les trous de perçage aient un diamètre minimum de 3 mm. Cela a évidemment une incidence sur le nombre maximum de trous possibles, ainsi que sur leur disposition, afin de ne pas compromettre l'intégrité du disque.

Pour s'y préparer, Ferrari a commencé à expérimenter une nouvelle disposition de ces trous pendant les dernières manches de la saison 2021, comme on peut le voir dans l'encadré (flèche rouge). Un autre aspect de la refonte réglementaire de la conception des freins est que le flux d'air doit désormais être rejeté depuis une sortie orientée vers l'arrière, sur le conduit de frein interne. Cela est dû en partie à la réintroduction des flasques de roues, qui ont été conçues pour gérer les perturbations aérodynamiques autour des pneus.

La F1 et la FIA ne voulaient pas que ce flux d'air soit maîtrisé par les équipes qui auraient tenté d'évacuer la chaleur et le flux d'air par le côté de la roue. Ce changement de technique d'évacuation a conduit certaines écuries à réévaluer la position de l'étrier, qui avait été déplacé afin d'améliorer la trajectoire du flux d'air sur la face avant du tambour. Avant cette année, l'étrier était généralement placé entre six et neuf heures.

Comparaison entre les freins avant de l'Alpine A521 (à droite) et de l'Alpine 522.

Comparaison entre les freins avant de l'Alpine A521 (à droite) et de l'Alpine 522.

Sur cet aspect précis, les départements aérodynamiques ont obtenu plus de libertés pour créer des conduits de croisement et de dérivation, afin que le flux d'air qui les traverse puisse apporter des gains plus importants lorsqu'il s'échappe par la partie avant de la roue. Cependant, sans ces outils aérodynamiques à leur disposition, certaines équipes ont choisi de revenir à la position plus traditionnelle de trois heures en 2022, comme on le voit ici lorsque nous comparons les freins des Alpine A521 (à droite) et A522.

Il est intéressant de noter qu'Alpine a également choisi d'utiliser une rangée de canaux en forme de goutte d'eau dans le boîtier de ses étriers, permettant à la chaleur générée par le disque de se diffuser à travers l'ensemble du frein, réduisant ainsi la surchauffe thermique.

Le diamètre accru du passage de roue (puisqu'elles sont passées de 13 à 18 pouces) a également une incidence sur la façon dont les équipes ont dû imaginer leurs freins. La taille globale du tambour a augmenté pour correspondre à l'accroissement de l'espace interne qui en résulte. Cela n'a pas seulement des implications sur le mouvement du flux d'air dans le frein pour refroidir les composants, mais aussi sur la façon dont il est évacué et la chaleur générée à l'intérieur. Cela est d'autant plus important que les équipes avaient l'habitude de s'appuyer sur ces stratégies de gestion du flux d'air et de la chaleur pour influencer la température des pneus.

Comparatif des freins de la Red Bull RB16B.

Comparatif des freins de la Red Bull RB16B.

Si l'on prend l'exemple de la Red Bull RB16B, l'écurie avait à sa disposition de nombreuses solutions de gaines de frein pour trouver le bon équilibre entre l'effet aérodynamique, le refroidissement des freins et la chauffe des jantes en fonction des conditions et des préférences de chaque pilote. Red Bull a utilisé un enduit spécifique dans la section de dérivation du tambour afin de limiter la façon dont la chaleur générée à l'intérieur entrave le flux d'air, tout en chauffant la jante et le pneu.

Cependant, l'équipe souhaitait également que la chaleur soit évacuée plus rapidement et qu'elle se mélange au flux d'air traversant la dérivation, ce qui avait également un impact sur la chauffe de la jante et du pneu.

Comparaison des freins avant de la McLaren MCL36.

Comparaison des freins avant de la McLaren MCL36.

Les deux écuries détenues par le géant de la boisson énergisante ont enfermé leurs disques de frein cette saison, afin de contrôler le passage de la chaleur qu'ils dégagent et de la diriger plus rapidement hors du conduit orienté vers l'arrière. Cependant, alors que Red Bull et AlphaTauri ont la même philosophie de conception globale, leurs choix ont été limités par la conception et le positionnement des autres éléments qui composent l'assemblage des freins.

Par ailleurs, les deux équipes ont fait des choix différents en ce qui concerne les matériaux utilisés, afin d'atteindre leurs objectifs thermodynamiques. McLaren est l'une des autres équipes à utiliser cette solution, mais après avoir rencontré des problèmes de freins lors de la deuxième session d'essais à Bahreïn, l'écurie a été obligée de changer de matériaux, abandonnant le dispositif en fibre de carbone qu'elle avait initialement testé pour le remplacer par une version métallique (photo ci-dessus).

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