Analyse

Pourquoi le fond plat modifié peut bouleverser la hiérarchie F1

Même si les Formule 1 2021 reprendront beaucoup d'éléments de la saison passée, les changements mis en place ont le potentiel pour chambouler la hiérarchie.

Inclinaison de la Ferrari SF1000

Inclinaison de la Ferrari SF1000

Giorgio Piola

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.

Certains des nouveaux éléments entrent dans le cadre de l'amélioration d'une saison à l'autre, mais ce sont les nouvelles règles concernant le fond plat qui pourraient jouer un rôle décisif dans la remise en cause de la hiérarchie.

Et un scénario potentiellement intéressant pourrait être que les modifications sur cette pièce – qui entrent dans une série de changements destinés à réduire l'appui de 10% – favorisent soit le concept aérodynamique de Mercedes, soit celui de Red Bull.

Ce qui apparaissait initialement comme un changement relativement anodin de la zone du fond plat devant le pneu arrière s'est en fait avéré assez significatif.

Andy Green, le directeur technique d'Aston Martin, a déclaré après avoir évalué l'impact de la nouvelle réglementation : "C'est un immense changement, ne vous y trompez pas. Un petit changement par rapport au fond plat a un impact significatif sur les performances de la voiture. Ce n'est pas seulement un redéveloppement du fond plat, malheureusement, c'est presque un redéveloppement de l'aérodynamique tout entière de la voiture pour essayer de récupérer [l'appui]."

Étant donné la philosophie à forte inclinaison de Red Bull, les réflexions initiales estimaient que les nouveaux fonds plats pourraient coûter particulièrement cher à l'écurie. Cependant, d'autres affirment au contraire que Mercedes pourrait être le grand perdant.

Penchons-nous sur ce qui est en jeu et comment cela pourrait avoir un impact sur les deux écuries.

Les changements

Tout d'abord, il est essentiel de comprendre ce qui change. La réglementation instaurée par la FIA était un moyen de contrer l'apport supplémentaire d'appui de la part des équipes depuis le changement réglementaire de 2019.

Floor rules comparison 2020-2021
2021 brakes fins Race

La volonté de la FIA était de forcer une découpe diagonale du fond plat devant les pneus arrière. Mais les données accumulées lors des premières courses de la saison ont démontré que cette simple mesure ne suffirait pas à atteindre l'objectif de 10% de réduction de l'appui.

Ainsi, l'instance dirigeante a suivi cette première annonce d'une série de changements, avec notamment la réduction de la taille des ailette des écopes de frein arrière et une réduction de la hauteur des lames du diffuseur.

Pas encore pleinement satisfaite des changements, ou ayant peut-être réalisé que les designs qui pourraient ressortir de tout cela auraient la possibilité de limiter les pertes attendues, la FIA a effectué une modification de dernière minute, en empêchant de percer des trous entièrement fermés sur le fond plat.

Dans le même temps, Pirelli a fait volte-face et finalement décidé, contre l'avis initial de la fédération, d'apporter des pneus retravaillés pour 2021. Les produits fournis vont non seulement mieux résister aux contraintes aéro qu'ils vont subir, mais également permettre au manufacturier italien d'abaisser à nouveau les pressions minimales pour la campagne à venir.

Contrôle des pneus sur la Mercedes AMG F1 W11

Contrôle des pneus sur la Mercedes AMG F1 W11

C'est crucial car cela veut dire que les écuries n'auront pas seulement à se focaliser sur les nouvelles règles mais également à composer avec une structure pneumatique nouvelle. Le défi aérodynamique est bien plus difficile, puisque des variables relativement inconnues s'intègrent aux autres changements techniques.

C'est une bataille que les aérodynamiciens livrent depuis des décennies mais qui a clairement pris une place centrale au moment où les écuries cherchent des gains plus ou moins importants issus de très petites modifications.

Toutefois, même s'il est aisé de penser à la manière dont les pneus arrière vont se comporter au centre de cette "tempête", les pneus avant sont également à prendre en compte. Une caractéristique différente au niveau de la déformation fera que le moindre flux d'air créé pour  contourner le problème des turbulences qu'ils génèrent devra être affiné pour retrouver cette performance.

Les équipes n'auront donc pas uniquement à modifier les pièces directement affectées par les changements réglementaires, mais quasiment toutes les surfaces aérodynamiques de la voiture car les connexions entre elles auront été rompues par les changements réglementaires et les nouveaux pneus.

L'inclinaison

Inclinaison de la Ferrari SF1000

Inclinaison de la Ferrari SF1000

Pour en revenir à l'idée que l'inclinaison pourrait être un facteur déterminant pour savoir qui sera le plus touché par les changements réglementaires, penchons-nous sur la manière dont elle opère.

Le terme d'inclinaison ("rake" en anglais) est utilisé pour décrire le fait qu'une voiture pique du nez et est globalement plutôt associé à Red Bull et à sa lignée de monoplaces depuis 2009.

C'est aussi un trait de conception qui a été quasiment entièrement adopté par la grille puisqu'il était communément accepté que, si les conditions étaient réunies, une monoplace conçue avec un angle d'inclinaison plus important serait capable de générer plus d'appui grâce au fond plat et au diffuseur qu'une voiture plus "aplatie". Cela grâce au volume supplémentaire créé entre le fond plat/diffuseur et le sol.

Cependant, dans les faits, si vous ne parvenez pas à sceller les bords de ce volume, vous perdrez l'appui qui pourrait potentiellement être généré et commencerez à ressentir des effets indésirables.

C'est probablement la raison pour laquelle beaucoup ont d'abord cru que Red Bull serait l'écurie qui souffrirait le plus de la nouvelle réglementation, la découpe diagonale dans le fond plat retirant quelques-uns des outils aérodynamiques utilisés depuis des années pour permettre de créer ce fameux "scellé".

Diffuseur soufflé sur la Red Bull RB7

Diffuseur soufflé sur la Red Bull RB7

Mais toutes les écuries ont en fait utilisé des trous entièrement formés qui s'étirent quasiment sur la longueur du fond plat, plutôt que sur la section juste devant les pneus arrière, pour essayer de trouver des gains dans cette zone également.

Fond plat de la Ferrari SF1000

Fond plat de la Ferrari SF1000

Ces trous longitudinaux, dont il faut se souvenir qu'ils sont interdits à compter de 2021, étaient utilisés comme une façon de sceller le bord du fond plat tout entier, pas seulement au niveau de la section arrière et du diffuseur. Cela voulait dire que le fond plat devenait dans les faits une extension du diffuseur. Et c'est là que nous commençons à nous aventurer sur le territoire de Mercedes.

Comme nous l'avons déjà établi, la solution à forte inclinaison de Red Bull augmente potentiellement le volume sous le diffuseur en raison de la plus grande distance avec le sol, alors que la philosophie à faible inclinaison de Mercedes, alliée à son empattement plus long, lui donne plus d'espace pour créer ce volume dans la zone qui se situe devant le diffuseur.

De façon intéressante, cette philosophie utilisée par la marque à l'étoile est entrée dans son ADN avec la conception de la voiture qui a précédé le début du règne de l'ère hybride. L'écurie n'a alors pas suivi le reste du troupeau qui s'orienta vers l'approche à forte inclinaison de Red Bull, privilégiant son propre mélange des interactions entre châssis et aéro.

Toutefois, avec le retrait du FRIC (un système complexe qui interconnectait les suspensions avant et arrière afin de contrôler l'angle d'inclinaison et la garde au sol) en 2014 et, avec lui, une partie du contrôle que l'équipe avait sur la plateforme aérodynamique, un empattement plus long a été mis en place comme contremesure.

Cela est probablement devenu plus significatif à partir de 2017, en raison des changements réglementaires qui ont affecté le lien aérodynamique entre le fond plat et le diffuseur et ont amené la W08 a être qualifiée de "diva".

Depuis, Mercedes a corrigé certains de ces problèmes mais l'introduction des nouvelles règles en 2021 va les mettre à l'épreuve, car avec une grande portion de fond plat ôtée par la découpe diagonale, l'équipe devra de nouveau se pencher sur les relations aérodynamiques entre les différentes structures d'écoulement de l'air environnantes.

Et si les deux solutions étaient perdantes ?

Objectivement, les philosophies "empattement court/forte inclinaison" et "empattement long/faible inclinaison" devraient toutes les deux subir un contrecoup. Mais son ampleur dépendra de la dépendance de chacune au fonctionnement aérodynamique des trous entiers percés sur le fond plat et le diffuseur par rapport aux pertes initiales liées aux modifications sur le fond plat, les écopes de frein et le diffuseur.

Ce qu'il faut garder à l'esprit, c'est que les 10% annoncés étaient l'objectif affiché par la FIA, ce n'est pas un chiffre qui sera représentatif pour chaque écurie. La même chose peut être dite de chacun de changements évoqués pris individuellement ; la question des ailettes d'écopes de frein touchera probablement une écurie plus qu'une autre.

Aujourd'hui, il n'y a pas de réponse claire quant à l'identité de l'écurie qui subira le plus de conséquences, mais il n'y a aucun doute sur le fait qu'il y aura un impact. Peut-être même que le scénario où les deux sont durement handicapées est envisageable, ce qui resserrerait l'ensemble du peloton...

McLaren MCL35

McLaren MCL35

Photo de: Mark Sutton / Motorsport Images

McLaren a été la première écurie à tester des pièces spécification 2021, avec notamment un fond plat découpé installé au GP de Belgique.
Ferrari SF1000

Ferrari SF1000

Photo de: Giorgio Piola

Ferrari a d'abord dévoilé ses cartes lors du GP du Portugal, en essayant une variante du fond plat 2021 disposant d'un coin retroussé qui enroule le flux d'air devant le pneu.
Ferrari SF1000

Ferrari SF1000

Photo de: Giorgio Piola

Ce fond plat était allié à un diffuseur aux lamelles découpées afin de prendre en compte les nouvelles règles.
Renault R.S.20

Renault R.S.20

Photo de: Giorgio Piola

Renault a roulé avec un fond plat spec 2021 sur la voiture de Ricciardo à Bahreïn, avant de le faire essayer par Ocon à Abu Dhabi.
Haas VF-20

Haas VF-20

Photo de: Giorgio Piola

Haas a testé un fond plat 2021 (bulle) à Yas Marina avec une bordure retroussée et un flap horizontal monté au-dessus du fond grâce à une lamelle verticale.
Fond plat de la Ferrari SF1000

Fond plat de la Ferrari SF1000

Photo de: Giorgio Piola

Ferrari a éprouvé à Abu Dhabi une autre itération du fond plat en version 2021, abandonnant le coin retroussé vu au Portugal pour tester un bord totalement plat mais parcouru de petites ailettes.
Red Bull RB16

Red Bull RB16

Photo de: Charles Coates / Motorsport Images

Red Bull a de son côté testé des pièces 2021 au Portugal et elles ont également été montées à Yas Marina. Le fond plat était bien sûr découpé mais, devant les pneus arrière, une lamelle tordue était installée pour influer sur le flux d'air qui passe autour des roues.
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