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Les analyses techniques F1 de Giorgio Piola
Dossier

Les analyses techniques F1 de Giorgio Piola

Innovations bannies : le F-Duct de McLaren

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Innovations bannies : le F-Duct de McLaren
Par :
Co-auteur: Giorgio Piola
26 avr. 2020 à 12:00

Quand McLaren a présenté sa nouvelle F1 en 2010, l'équipe espérait que l'une de ses solutions techniques passerait sous le radar.

Lorsque la McLaren MP4-25 fut présentée, elle arborait une partie arrière qui a rapidement intrigué la concurrence, même si l'écurie espérait qu'elle puisse passer inaperçue. Mais les secrets ne le restent jamais très longtemps en F1 et l'idée a rapidement été placée sous le feu des projecteurs, avec l'imagination débordante des fans, des médias et des autres équipes.

Le F-Duct, qui tire son nom du fait que l'entrée d'air du système sur la McLaren se situait au niveau de la lettre F de Vodafone, était la manière innovante et complexe trouvée par l'équipe britannique pour réduire la traînée aérodynamique en ligne droite. Connu en interne par sa dénomination de projet, RW80, il est devenu controversé mais indispensable, avant d'être banni au terme de la saison 2010.

Lire aussi :

McLaren MP4-25 F-Duct detail
McLaren MP4-25 F duct slot

Le système, qui consistait en un réseau de plusieurs conduits, était actionné par le pilote dans les lignes droites, de sorte à "paralyser" l'aileron arrière et ainsi réduire la traînée et l'appui aérodynamique. On peut diviser ce F-Duct en deux parties : le conduit du signal était celui avec lequel interagissait le pilote, et indiqué par les chiffres 1, 2 et 3 sur le diagramme ci-dessus, tandis que les conduits de flux d'air, notés par les chiffres 4, 5 et 6, étaient ceux responsables de la redirection du flux à l'arrière de la monoplace.

Le conduit de signal était utilisé comme une méthode permettant de contrôler le système, le pilote couvrant le trou dans le cockpit [2] pour l'activer ou le désactiver. Quand le trou du cockpit n'était pas couvert, le flux d'air entrait par la prise d'air à l'avant [1] jusqu'au cockpit, tandis que l'air entrant par la boîte à air alimentait normalement la chambre située juste derrière et s'échappait de manière naturelle par la sortie neutre située à la base du capot moteur [7].

Cependant, lorsque le pilote couvrait le trou dans le cockpit, le flux d'air qui entrait par la fameuse prise d'air [2] ne passait pas par le cockpit mais par le conduit de signal [3] jusqu'à la chambre située en haut du capot moteur. À cet endroit, le flux d'air provenant de la partie inférieure de la monoplace redirigeait celui venant de la boîte à air [4] vers le conduit supérieur et donc vers l'aileron arrière [6]. L'air était ensuite expulsé vers une prise d'air supplémentaire sur l'aileron arrière, causant une rupture aérodynamique et permettant cette "paralysie" sur la traînée.

McLaren MP4/25 f duct section
McLaren MP4-25 'F-duct' snorkel

Le système de McLaren a connu différentes formes au fil de la saison 2010, alors que l'équipe cherchait à en tirer le maximum de performance. Le trou dans le cockpit utilisé par le pilote pour activer le système était initialement couvert par son genou. Cependant, une version améliorée a permis le déplacement du conduit et le trou pouvait alors être bouché avec le coude. Dans le même temps, la prise d'air sur le F a également connu différentes formes afin d'optimiser la quantité d'air qu'elle parvenait à absorber.

McLaren MP4-25 rear wing with F-Duct solution, note additional inlets in mainplane (blue arrows), whilst the chord of the upper flap is also reduced (see white dotted line for usual position of leading edge)
McLaren MP4-25 rear wing endplate louvres conjoined with flaps

Le niveau d'appui aérodynamique et de réduction de traînée nécessaire pour chaque circuit obligeait McLaren à posséder différentes options pour s'y adapter. Monaco a été l'occasion pour l'équipe d'utiliser des prises d'air et ailettes supplémentaires sur le plan principal de l'aileron arrière, tandis que celui sélectionné à Monza proposait très peu d'appui et n'avait pas de F-Duct.

Lire aussi :

McLaren MP4-25 revised F-duct system, air pushed through mainplane, rather than the top flap (inset)

L'équipe a ensuite apporté une partie arrière entièrement revue sur sa monoplace au Japon, sur laquelle le F-Duct était directement relié au plan principal de l'aileron, plutôt qu'à la dérive supérieure. Cela a également entraîné une modification de l'arrière de l'aileron. La FIA n'a pas empêché le développement du F-Duct durant la saison, même si certains designs ont apporté des questions quant à leur légalité, puisque le système était activé à la main dans certains cas, obligeant les pilotes à n'utiliser qu'une seule main pour se diriger. Finalement, la fédération a choisi de le bannir pour les saisons suivantes et a créé le Drag Reduction System (DRS), activé hydrauliquement. Des systèmes similaires au F-Duct furent toutefois adaptés, notamment par Mercedes sur sa W03 de 2012.

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Vue détaillée du F-Duct de la Sauber C29

Vue détaillée du F-Duct de la Sauber C29
1/10

Photo de: Giorgio Piola

Sauber a été la première équipe à reproduire le système de McLaren et en a présenté sa version lors de la seconde course de l'année, en Australie. L'équipe suisse a créé un design nettement différent, avec une entrée d'air placée sur le ponton et non sur le châssis. La sortie d'air du conduit se trouvait sur le plan principal de l'aileron, et non sur la partie supérieure. Pour stabiliser le flux d'air autour de l'aileron arrière, le team a choisi d'utiliser une entrée d'air supplémentaire, reprenant une solution utilisée à Singapour en 2009 (illustration en haut à gauche).

L'aileron arrière de la Mercedes AMG F1 W01 lors du GP de Chine

L'aileron arrière de la Mercedes AMG F1 W01 lors du GP de Chine
2/10

Photo de: Giorgio Piola

Mercedes a également développé son propre F-Duct, utilisé en Chine, mais celui-ci était très différent des autres équipes puisqu'il n'utilisait pas le capot moteur relié à l'aileron arrière.

L'aileron arrière de la Ferrari F10 et l'évolution du F-Duct

L'aileron arrière de la Ferrari F10 et l'évolution du F-Duct
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Photo de: Giorgio Piola

Ferrari a également testé sa première version du F-Duct lors du GP de Chine et a apporté des changements au système au fil de la saison, de manière à améliorer son efficacité (ancienne version à droite).

Le conduit du F-Duct sur la Ferrari F10

Le conduit du F-Duct sur la Ferrari F10
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Photo de: Giorgio Piola

La Scuderia Ferrari a également utilisé des prises d'air supplémentaires à l'arrière de la boîte à air de façon à alimenter le F-Duct. Le système s'actionnait indépendamment de la boîte à air car celle-ci était optimisée dans son fonctionnement avec le moteur.

Le système d'activation du F-Duct sur la Ferrari F10

Le système d'activation du F-Duct sur la Ferrari F10
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Photo de: Giorgio Piola

Un conduit de signal supplémentaire était placé dans le cockpit de manière à permettre au pilote d'utiliser le dos de sa main pour le couvrir quand il voulait activer le F-Duct, ce qui a conduit à des interrogations sur la sécurité de cette installation.

La conception du F-Duct de la Red Bull RB6

La conception du F-Duct de la Red Bull RB6
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Photo de: Giorgio Piola

Red Bull a fait son premier test du F-Duct au GP de Turquie mais n'était pas entièrement satisfait du système. Plusieurs modifications ont été apportées avant qu'il ne revienne au Grand Prix de Grande-Bretagne.

Vue détaillée de l'arrière de la Red Bull RB6

Vue détaillée de l'arrière de la Red Bull RB6
7/10

Photo de: Giorgio Piola

Une des différences majeures dans l'approche de Red Bull résidait dans le fait que le conduit neutre était situé au-dessus de la principale sortie d'air destinée au refroidissement.

L'aileron arrière de la Force India VJM03 avec le F-Duct

L'aileron arrière de la Force India VJM03 avec le F-Duct
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Photo de: Giorgio Piola

Force India a également utilisé un F-Duct, utilisé à partir de la neuvième manche de la saison, à Valence.

Le design du F-Duct de la Williams FW32

Le design du F-Duct de la Williams FW32
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Photo de: Giorgio Piola

Le F-Duct de Williams se reposait sur un trou créé dans l'environnement du cockpit, qui était utilisé par le pilote en plaçant sa tête devant la protection. Il fut également apporté au Grand Prix d'Europe, à Valence.

Le F-Duct de la Renault R30

Le F-Duct de la Renault R30
10/10

Photo de: Giorgio Piola

Renault fut l'une des dernières équipes à ajouter un F-Duct à sa monoplace, lors du GP de Belgique.

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Auteur Matt Somerfield