Pourquoi le marsouinage donne la migraine aux écuries de F1

Si vous avez suivi les premiers essais de pré-saison de Formule 1 à Barcelone, il y a un mot qui est apparu plus que tout autre cette semaine : le marsouinage (ou d'autres variantes comme "tangage", "pompage", "rebond").

Pour ceux qui n'en auraient pas entendu parler auparavant, il s'agit d'un phénomène qui n'était plus vraiment une préoccupation depuis la dernière ère de l'effet de sol en F1, au début des années 1980. Mais le retour à une plus grande utilisation des tunnels Venturi sous le plancher avec cette génération de voitures implique que le phénomène est réapparu.

Les voitures rebondissent sur les suspensions à la fin des longues lignes droites, et presque toutes les écuries ont souffert de ce problème à des degrés divers. Le facteur le plus important ici est qu'au fur et à mesure que l'appui vertical augmente, la voiture est effectivement aspirée plus près de la piste. Cela conduit à un décrochage du flux d'air à un certain point et, avec la perte d'appui, la hauteur de la voiture augmente momentanément. Puis le flux d'air raccroche et le cycle recommence, l'appui augmentant rapidement à nouveau jusqu'au point de basculement.

La nature cyclique de ce phénomène peut évidemment être brisée très facilement en faisant rouler la voiture à une hauteur de caisse légèrement plus élevée. Cependant, ce n'est pas quelque chose que les équipes souhaitent car cela conduit à des compromis en termes de performance. En effet, c'est dans cette petite zone de hauteur de caisse que l'on peut trouver le plus d'appui.

Les équipes travaillent donc maintenant à fond pour comprendre comment gérer au mieux la situation. Aucune formation ne semble avoir échappé au problème, bien qu'elles en souffrent à des niveaux d'intensité différents. Cela peut s'expliquer par un certain nombre de facteurs, notamment le fait que, d'un point de vue aérodynamique, chacune d'entre elles a mis au point ses propres concepts dans le cadre d'une réglementation très stricte.

C'est dans le design des pontons que cela est le plus notable. Mais vous pouvez également transférer cette logique à l'aileron avant, au plancher, aux tunnels sous le plancher et au diffuseur, qui ont tous une incidence sur la façon dont ils seront affectés.

Par exemple, ceux qui trouveront un meilleur moyen de sceller artificiellement le bord du plancher avec des structures d'écoulement aéro seront probablement avantagés par rapport à ceux qui ne l'ont pas fait. Cela leur permettra de faire rouler la voiture avec des réglages de suspension moins agressifs et d'obtenir le même résultat net que ceux qui roulent plus près du sol.

Et, alors que les règles ont été rendues plus prescriptives en ce qui concerne le design du bord du plancher et sa flexibilité en 2022, les équipes cherchent déjà des moyens de tirer parti de la performance avec différentes géométries de surface, fentes, volutes et flaps.

La Mercedes W13 pilotée par George Russell

Si, à première vue, l'énigme à laquelle sont confrontées les équipes peut sembler être d'ordre aérodynamique, il est également utile de rappeler que certains des éléments sophistiqués de suspension des dernières décennies, qui auraient pu aider à résoudre le problème, ont également été supprimés pour 2022.

La suspension doit maintenant être de façon classique à ressorts, les injecteurs et les systèmes hydrauliques qui aidaient auparavant à la conformité et au maintien de la plateforme étant désormais totalement interdits.

Le mode de suspension appelé "heave" (que l'on peut traduire par "soulèvement"), qui correspond au déplacement vertical de la voiture et pour lequel les équipes ont fait le plus de progrès avec les éléments hydrauliques au fil des ans, pourrait poser le plus de problèmes.

Les équipes utiliseront toujours des éléments de soulèvement dans la suspension cette année, comme le montre la suspension avant des Aston Martin, Haas et Ferrari, ci-dessous. Cependant, ils ne permettront peut-être pas de régler avec précision la réactivité de la suspension comme les équipes en ont eu l'habitude.

Une autre variable s'est glissée dans le mélange et pourrait causer aux équipes plus de maux de tête qu'elles ne l'auraient envisagé : les pneus.

La F1 a finalement mordu à l'hameçon et remplacé ses roues de 13 pouces par des 18 pouces, ce qui a également obligé le manufacturier italien, Pirelli, à concevoir un pneu avec un flanc beaucoup plus étroit. Les équipes ont des décennies d'expérience avec les pneus à flancs "boursoufflés", ce qui leur permettait de régler leur suspension en conséquence.

En réaction à l'arrivée des pneus 18 pouces, la majorité des équipes ont participé au développement des nouvelles enveloppes, mais armées de mulets dont les suspensions étaient peu représentatives. Si cela a pu sembler être une chance d'apprendre à connaître les nouvelles gommes, cela a également pu être à l'origine de mauvaises impressions.

De plus, d'un point de vue aérodynamique, ce qui pourrait être crucial si l'on considère le biais plus important vers l'appui généré par le plancher, il faut tenir compte des caractéristiques de déformation du pneu lorsqu'il est chargé.

Après tout, les équipes ont affiné leurs outils de simulation pour traiter les effets du phénomène connu sous le nom de "tyre squirt" (à savoir les perturbations du flux d'air créées par la déformation de la gomme) depuis plus d'une décennie. Ce phénomène a un impact significatif sur les performances du diffuseur, car le flux d'air est projeté latéralement dans sa trajectoire lorsque le pneu se déforme.

Les équipes ont utilisé une variété de techniques différentes au cours des ères réglementaires précédentes pour gérer cet effet, avec toutes sortes de stries, d'ailettes, de fentes et de trous dans le plancher devant le pneu arrière utilisés pour pousser le flux d'air sur le côté de la face du pneu afin de réduire son effet.

On s'attendait à ce que le flanc plus étroit de cette génération de pneus pose moins de problèmes, car il y a simplement moins de déformation en raison de sa rigidité. Mais, avec une précision réduite des éléments de suspension, cela pourrait conduire à une variante de "tyre squirt" beaucoup plus accentuée lorsque l'arrière de la voiture se comprime vers la surface de la piste.

Il est également entendu que les simulations effectuées par les équipes en CFD et dans leurs souffleries n'ont pas montré le niveau de marsouinage qui est actuellement observé sur la piste, ce qui suggère qu'il y a du travail à faire à la fois sur la piste et à l'usine pour comprendre comment gérer le phénomène.