Ce que nous dit le premier aperçu des règles aéro 2021 de la F1

Alors que cinq courses restent à disputer en Formule 1, les premiers indices sur les voitures de la saison prochaine sont apparus. Même si les châssis de cette année seront conservés en 2021, en raison des conséquences financières de la pandémie de COVID-19, certains changements ont été décidés pour réduire la quantité d'appui aérodynamique.

Les changements techniques qui permettront le retour de l'effet de sol devront attendre 2022, ainsi que le lancement des pneus Pirelli de 18 pouces, ce qui signifie que les pneus conçus pour la saison 2019 seront conservés une saison de plus. Plusieurs changements aéro sont prévus pour l'année prochaine, dont la suppression d'une partie du fond plat et du diffuseur, avec une perte d'appui estimée à 10%, afin de garantir le fonctionnement des pneus Pirelli dans la fenêtre d'utilisation souhaitée.

Sans ces changements, des pneus conçus pour l'appui des monoplaces 2019 auraient dû encaisser l'appui rajouté par deux ans de progrès dans l'aérodynamique. Même si Pirelli peut augmenter les pressions des pneus, ce qui a été fait à certaines occasions en 2020, le manufacturier pourrait être contraint à une nouvelle hausse des pressions, prenant le risque de faire rouler les pneus dans des conditions pour lesquelles ils n'ont pas été conçus.

Ce n'est en aucun cas un affront pour Pirelli, le manufacturier ayant probablement le rôle le plus ingrat dans le monde du sport automobile. Il faut plutôt y voir une faveur accordée au manufacturier italien, afin de lui éviter le coût de développement d'une toute nouvelle gamme de pneus pour une seule saison. Évidemment, si les équipes n'avaient pas décidé de rejeter la construction des pneus 2020 proposée par Pirelli, nous n'aurions peut-être pas eu le moindre changement dans l'aérodynamique, mais c'est une autre histoire...

Ferrari a testé un nouveau fond plat et un nouveau diffuseur au Grand Prix du Portugal, afin d'explorer les conséquences de ces changements, et a ainsi offert aux curieux la première idée de ce qui sera possible dans le nouveau cadre règlementaire.

Le premier changement est une coupure en forme de triangle sur le fond plat, visible du dessus. Cela signifie que les nombreuses ouvertures et coupures dans le font plat seront soit éliminées, puisque présentes sur la partie du fond plat supprimée, soit rattachées à la "suite" de la carrosserie, comme le précisent les nouvelles règles. Ferrari a montré à quoi un fond plat pourrait ressembler l'an prochain, avec une courbure vers l'intérieur et une pièce qui ne couvre plus autant le pneu arrière que par le passé.

La disparition de ces ouvertures fait perdre au diffuseur une partie de la protection face aux turbulences des pneus arrières, et Ferrari a donc tenté de limiter cet aspect en cornant la partie du fond plat située devant la roue. Il s'agit peut-être d'une tentative de créer un vortex, qui tournerait théoriquement vers l'intérieur et viendrait protéger le diffuseur. Cela ne permet pas d'aussi bien sceller le fond plat qu'actuellement, ce qui est d'ailleurs le but des changements règlementaires, mais cette solution devrait aider à retrouver une partie de l'appui.

Sur le diffuseur, les listons verticaux du diffuseurs seront limités à 50 mm au-dessus du plan de référence, ce qui les protègera moins des turbulences qu'aujourd'hui. Ferrari a également testé un diffuseur, en retirant les ouvertures des listons verticaux et en y plaçant des cassures, pour offrir une plus grande zone d'expansion au flux aéro.

Les changements aérodynamiques pour 2021 ont pour but de freiner les équipes, avec l'idée qu'elles retrouveront l'appui perdu pendant l'hiver et durant la saison. Même si la conservation du châssis 2020 a probablement modifié le planning habituel de conception et de fabrication d'une voiture, les équipes commencent à se pencher sur ce processus, et durant le GP de l'Eifel, Toto Wolff a reconnu que Mercedes n'apportait plus des nouveautés à sa voiture 2020 "depuis longtemps" afin de se consacrer aux changements aérodynamiques pour l'année prochaine.

Ferrari devrait maintenant être aidée par sa tentative de comprendre les effets des changements, grâce à quelques tours en piste avec une aérodynamique 2021, qui permettront peut-être de corriger les problèmes de la SF1000 grâce ce de temps de développement allongé. Avec des essais du vendredi dédiés à la corrélation entre les données des souffleries et de la CFD avec celles de la piste, attendez-vous à ce que d'autres équipes profitent du temps en piste à leur disposition, probablement dans les quatre dernières manches, pour construire et développer des pièces à la mode 2021, afin de comprendre les conséquences du nouveau règlement.

Comme l'a expliqué le designer d'une équipe, c'est un peu comme tailler les voitures actuelles à la scie, avec des conséquences qu'il ne faut pas sous-estimer.

Ferrari n'a pas été la seule équipe à préparer les évolutions pour 2021 au Portugal. Mercedes a également testé une spécification partiellement 2021, pendant les EL2, durant lesquels Pirelli évaluait aussi des pneus en vue de la saison prochaine.

Plutôt que se concentrer sur les conséquences aérodynamiques, Mercedes doit se poser des questions qui lui sont propres, avec l'interdiction prévue de son système Dual Axis Steering (DAS), qui permet de modifier le pincement de quelques degrés en tirant ou en poussant sur le volant. La suppression du DAS privera Mercedes de l'un de ses outils pour la montée en température des pneus avant.

La W11 a été conçue pour accueillir le DAS ou un système de direction classique, mais les mécaniciens de Mercedes ont dû passer du temps à monter et à démonter les systèmes, pour que Lewis Hamilton et Valtteri Bottas puissent se réhabituer à une voiture sans DAS avant l'année prochaine.

La perte du système ne sera pas la fin du monde pour Mercedes, mais elle signifie que les spécialistes de la dynamique du véhicule et des suspensions de Brackley devront consacrer du temps pour trouver un moyen de le remplacer passivement, à travers les charges imposées sur le pneu.

Mercedes a dominé la course au Portugal, avec un avantage de 25 secondes pour Hamilton sur Bottas, mais dans les précédents Grands Prix, la Red Bull a plusieurs fois semblé être plus proche. En maintenant un rythme de développement soutenu, Red Bull a continué à explorer les limites de la RB16 et a introduit des innovations intéressantes.

D'abord, l'équipe a ajouté un petit tunnel de séparation sur sa suspension arrière, où le triangle supérieur est relié au triangle inférieur. Cette solution a déjà été testée par Mercedes l'an dernier, et elle semble permettre au flux d'air de passer dans une zone habituellement bloquée par les éléments de la suspension.

Quand Mercedes a testé ce concept l'an dernier, l'équipe a également dû faire face à des interrogations de ses rivales sur la conformité de la solution. En général, le but de ces requêtes envoyées à la FIA est de mener à l'interdiction d'un concept ou de recevoir l'aval de la fédération pour développer sa propre solution.

Mais Red Bull a également développé un nouvel aileron avant, avec un élément plutôt innovant. L'aileron a des ouvertures sur le bas de la dérive latérale, avec deux petits trous.

L'air est dirigé à l'intérieur de l'aileron et libéré à un endroit où l'air contourne la roue avant. En étant transféré d'une large entrée vers une sortie plus petite, le flux d'air est accéléré, comme le veut le l'effet de Bernoulli. En opposition, la pression interne de l'écoulement baisse.

Cela semble être un moyen de renforcer l'écoulement d'air rejeté au sommet des dérives, en accentuant la direction vers l'extérieur, déjà permise par la courbure de ces mêmes dérives.

Imaginez un pistolet à eau. Le récipient qui contient l'eau a un diamètre large et une grosse pression par rapport à l'embout. Pour contrebalancer, le jet d'eau qui passe par l'embout a une vitesse beaucoup plus élevée. Dans le cas de l'aileron avant de Red Bull, le flux d'air est propulsé grâce à sa faible pression et peut-être dirigé autour du pneu avant.

Les trous sont peut-être très petits, mais il s'agit d'une approche inédite dans le développement aérodynamique de Red Bull, et elle permet de contourner les nombreuses restrictions règlementaires sur la forme de l'aileron avant, en utilisant une construction interne.

Même si la saison 2020 touche à sa fin, la situation unique qui obligera à conserver les mêmes voitures l'an prochain signifie que toute idée de développement doit être exploitée. Comme Ferrari et Mercedes l'ont démontré, une grande partie du développement permettra d'annuler les effets du "coup de scie" du règlement 2021, mais, comme Red Bull le prouve, les équipes sont encore pleines de ressources.