Senna : les révélations des experts qui ont examiné la colonne de direction

C'est une particularité du droit italien : lorsqu'un décès survient, même sur un circuit de course, il faut un responsable. Les morts tragiques de Roland Ratzenberger et d'Ayrton Senna durant le week-end du Grand Prix de Saint-Marin 1994 ont secoué le monde entier et placé la Formule 1 sous un feu nourri de critiques.

Alors que l'accident de Ratzenberger avait une cause clairement identifiée, à savoir la rupture de l'aileron avant, celui de Senna a fait l'objet de spéculations frénétiques. Tandis que la FIA tentait de tirer des enseignements de ces drames pour améliorer la sécurité, la machine judiciaire italienne s'est mise en marche et un procès a eu lieu.

Le procureur Maurizio Passerini a centré son dossier sur la rupture de la colonne de direction de la Williams FW16 de Senna, qu'il considérait comme la cause directe de sa sortie de piste au virage de Tamburello. Il a désigné comme expert le professeur Enrico Lorenzini, doyen de la faculté d'ingénierie de l'université de Bologne.

Lorenzini a ordonné l'analyse de la colonne par deux équipes de spécialistes issues d'institutions différentes, afin que les résultats puissent être comparés et recoupés.

Une partie de l'enquête a été confiée à la division de recherche et d'expérimentation de l'armée de l'air, basée à Pratica di Mare, près du Latium, et l'autre au laboratoire de métallurgie de chimie industrielle de l'université de Bologne. Les deux équipes ont utilisé un MEB (microscope électronique à balayage), qui était à l'époque l'outil le plus avancé.

Trente ans plus tard, j'ai réussi à contacter Gian Paolo Cammarota et Angelo Casagrande, les deux professeurs de l'université de Bologne qui ont réalisé les analyses. Ils sont restés amis et se voient encore de temps en temps.

Cammarota et Casagrande expliquent leurs conclusions de l'époque.

Photo de: Motorsport Images

Né en 1936 à Milan et aujourd'hui retraité, Cammarota partage son temps entre Bologne, Venise et l'Allemagne. Mince et réservé, il pèse chaque mot avec soin. Tandis que Cammarota était spécialiste en chimie industrielle, Casagrande, lui, Bolognais d'origine, fait encore partie du corps enseignant de la faculté de métallurgie.

"Le MEB est aujourd'hui en fin de vie, il existe des méthodes d'analyse plus modernes et plus poussées, mais ce microscope nous a donné des réponses claires et indiscutables dans l'affaire Senna", explique-t-il.

Dans sa conception d'origine, la colonne de direction de la Williams FW16 était un tube métallique monobloc de 910,2 mm de long, allant de la boîte de direction jusqu'au moyeu du volant. À 685,5 mm de l'extrémité inférieure (côté boîte), la colonne était fixée au châssis par un support en alliage d'aluminium avec un palier auto-lubrifiant en matériau de type téflon, laissant une portion de 224,7 mm en porte-à-faux.

Senna s'était plaint auprès de l'équipe d'être mal installé dans le cockpit : il voulait que la colonne soit abaissée, pour améliorer sa position de conduite et parce qu'avec le volant de son choix, ses phalanges frottaient douloureusement contre le haut du châssis. Ce n'était pas une tâche simple, car le règlement exigeait qu'une fois le volant retiré, une découpe de 250x250 mm puisse traverser l'ouverture du cockpit, conformément au règlement FIA de 1994.

Pour satisfaire la demande de Senna, Adrian Newey, alors ingénieur en chef de Williams, ordonna au bureau d'études d'abaisser la colonne de 2 mm. Cette modification empêchant le gabarit FIA de passer, la solution retenue fut de réduire le diamètre de la colonne de 4 mm dans cette zone.

"Réduire le diamètre du tube a été une grave erreur de conception", affirme Cammarota. "Les analyses chimiques et mécaniques des pièces n'étaient pas cohérentes. Elles montraient clairement l'utilisation de deux matériaux différents."

La colonne modifiée était constituée de trois parties : deux en acier T45, avec un diamètre extérieur de 22,225 mm et une épaisseur de paroi de 0,9 mm, encadrant une section intermédiaire en acier EN14 de 18 mm de diamètre extérieur et de 1,2 mm d'épaisseur. Ces éléments avaient été soudés ensemble.

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Senna n'était pas à l'aise dans la FW16 et des modifications avaient été apportées.

Photo de: Motorsport Images

Franco Nugnes : Quels tests avez-vous réalisés ?

Gian Paolo Cammarota : Une analyse métallographique de surface, des tests de rugosité interne et externe, et un examen fractographique. L'analyse chimique a été faite au Cermet.

Dans le rapport d'expertise remis au tribunal par le professeur Lorenzini, on peut lire : "En termes généraux, il faut dire que la colonne de direction en trois parties est représentative d'une modification mal conçue, car la finesse de la section, précisément au point de contrainte maximale, le changement brutal de section avec un rayon de raccordement trop petit, et les rayures dues aux opérations de perçage et de tournage, contribuent à créer une situation structurellement critique, avec un risque élevé de rupture sous charges statiques et fatigue dynamique".

"Par ailleurs, à la surface interne et externe de la jonction, juste en dessous de la zone de rupture, on observe des marques circonférentielles prononcées dues à l'usinage, si bien que l'état de surface du tube est inadapté pour un composant soumis à fatigue dans des conditions extrêmes."
 
FN : Une erreur humaine lors de la soudure est-elle possible ?

GPC : J'exclus cette hypothèse. J'ai montré nos images au professeur Horst Herold de l'université de Magdebourg, expert reconnu dans le domaine, et il m'a confirmé que les soudures étaient parfaites. Le problème venait entièrement de la réduction de la section du tube précisément à l'endroit de contrainte maximale.

FN : Alors pourquoi la colonne de direction a-t-elle cédé ?

Angelo Casagrande : Elle était déjà endommagée avant le départ du Grand Prix. En résumé, il y avait une fissure [en métallurgie, une fente fine et souvent profonde précédant une rupture] en progression, qui s'était formée avant la course lors de laquelle Senna a perdu la vie. La présence d'oxydation ne nous a pas permis de déterminer exactement quand le phénomène de fatigue avait commencé, mais cela suffisait pour comprendre ce qu'il s'était passé.

FN : En F1, on utilise les meilleurs matériaux disponibles. Que s'est-il passé ?

AC : Ils ont fait une modification non planifiée. Les dimensions de l'arbre et la section en porte-à-faux étaient telles que, même avec un matériau exceptionnel, il aurait peut-être tenu une course de plus, tout au plus. Puis il aurait cassé s'il n'avait pas été remplacé. Il est inutile d'incriminer le matériau : c'était un facteur aggravant, mais vu les dimensions et les caractéristiques structurelles de la pièce, aucun métal n'aurait fait beaucoup mieux.

La colonne de direction a été examinée pendant une semaine.

Photo de: Rainer W. Schlegelmilch / Motorsport Images

FN : Combien de temps avez-vous eu la colonne de direction entre les mains ?

GPC : Moins d'une semaine, puis nous l'avons rendue. Juste le temps de faire les analyses MEB. L'ingénieur Danesi, représentant Williams, était en permanence présent lors des analyses. Au début, l'équipe britannique ne voulait pas entendre parler de fatigue, mais nous avons tout de suite vu la rupture et nous avons dû évaluer quelle partie du tube avait cédé par fatigue et quelle partie s'était rompue par arrachement.

FN : L'enquête a aussi comporté des tests de rugosité…

GPC : La rugosité est le rapport entre le fond d'une strie et la surface. Si la valeur est élevée, cela pose de sérieux problèmes. En aéronautique, toutes les surfaces doivent être polies comme des miroirs. Il ne doit pas y avoir de striures pouvant concentrer les contraintes et devenir un point de départ pour une altération de surface, lorsque le seuil de fatigue du matériau est dépassé.

Sur notre colonne, seul l'extérieur était partiellement poli alors qu'il aurait dû l'être totalement, et l'intérieur pas du tout. La fissure est très probablement partie de l'intérieur, sans doute déjà pendant les essais. Le tube était divisé en trois zones : l'une montrait des signes de fatigue ; la partie centrale présentait un mélange de fatigue et de rupture ductile, ce qui est normal avec un matériau très résistant ; et la dernière section montrait une fracture catastrophique due à l'impact avec le mur.

FN : L'équipe avait retiré des couches de fibre de carbone et découpé une partie de l'enveloppe du châssis. Ces interventions ont-elles pu réduire la rigidité de la monocoque et contribuer à l'apparition des fissures ?

GPC : C'est possible, mais cette question n'a pas été traitée lors du procès. Il se peut que cela ait accéléré la propagation de la fissure ; il faudrait savoir précisément quand elle a commencé.

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Le rôle d'Adrian Newey a été étudié lors du procès.

Photo de: Rainer W. Schlegelmilch / Motorsport Images

Le procès pénal s'est tenu avec des accusations d'homicide involontaire à l'encontre de Frank Williams, Patrick Head et Adrian Newey, ainsi qu'à l'encontre du représentant de la FIA, Roland Bruynseraede, de l'organisateur du Grand Prix, Federico Bendinelli, et du directeur du circuit d'Imola, Giorgio Poggi. Au fil du procès, Passerini a abandonné les charges contre Williams, Bruynseraede, Bendinelli et Poggi, concentrant son attention sur Head et Newey.

Une fois en possession de la colonne de direction, et après avoir reconnu la fissure de fatigue, Williams a construit un banc d'essai pour vérifier si cette colonne, même affaiblie, permettait encore de transmettre le couple de direction nécessaire à un pilotage normal. Leurs conclusions ont suggéré que c'était le cas.

Les images TV montraient clairement l'arrière de la voiture de Senna décrocher juste avant qu'il ne quitte la piste, ce qui n'était pas cohérent avec l'argument de l'accusation selon lequel la direction aurait lâché et fait tirer la voiture tout droit. Il était impossible de prouver si la rupture était la cause ou la conséquence de l'accident. Head et Newey ont donc été acquittés à juste titre, et une tentative ultérieure d'appel a échoué.

Les leçons d'Imola ont non seulement nourri le projet de sécurité permanent de la FIA, mais elles ont aussi influencé les processus de conception des monoplaces. Williams, par exemple, a mis en place un système dans lequel chaque pièce critique pour la sécurité devait être validée par un ingénieur spécialiste du calcul des contraintes avant d'être produite.

"Peu importe que cette colonne de direction ait causé l'accident ou non", a écrit Newey dans son autobiographie, "il est indéniable qu'il s'agissait d'un élément mal conçu, qui n'aurait jamais dû se retrouver sur la voiture."