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Formule 1
Technique - À quoi ressemblerait la F1 parfaite version 2016 ?
Matt Somerfield se penche sur les plus intéressantes solutions en termes de design offertes pendant la première moitié de cette saison de Formule 1, afin d'assembler une SGP-002 imaginaire.
Matt Somerfield
Mis à jour: 24 août 2016, 10:58
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Comme vous le savez, la grille 2016 est faite d'un mélange éclectique de philosophies de designs, ce qui signifie que ce qui semble être une solution fantastique sur une monoplace peut ne pas être transférable à une autre.
Il ne s'agit pas de dire que les équipes ne vont pas au moins enquêter sur le design des autres écuries, avec des solutions similaires qui apparaissent sur d'autres voitures course après course, mais dans la plupart des cas ce n'est pas un simple copier/coller.
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L'aileron avant
Vous avez peut-être remarqué que la SGP-002 dispose d'un aileron avant asymétrique et c'est parce que je suis déchiré concernant l'aileron avant à utiliser. D'un côté, nous avons l'aileron avant de la Mercedes W07 Hybrid et de l'autre nous avons l'offre de McLaren.
L'aileron avant de la Mercedes W06 à Sochi
Photo de: Giorgio Piola
L'introduction par Mercedes de la section des flaps extérieure en forme de tunnel, utilisée pour changer la forme du flux d'air autour du pneu avant, a depuis conduit les autres équipes à adopter la méthodologie. Ils sont tout de même à part en raison de l'utilisation de "dents crantées" sur le bord de fuite arrière de l'avant-dernier flap, qui dynamisent le flap supérieur, introduites en 2015.
L'aileron avant de la Mercedes W07 Hybrid, au Canada
Photo de: Giorgio Piola
Cette année, ils ont ajouté des stries sur la face avant du flap supérieur pour atteindre un objectif similaire, en équilibrant l'aéro durant les phases de transition du virage et du freinage.
L'aileron avant de la Red Bull RB12, Grand Prix de Chine
Photo de: Giorgio Piola
Red Bull est la seule autre équipe à avoir essayé un flap dentelé, en Chine, en plaçant les dentelures sur le deuxième et le troisième flaps. Ils ont conclu que, même si cela avait des avantages, ça ne correspondait pas à leur philosophie actuelle en entraînant de l'instabilité en aval, mais pourront continuer de l'évaluer à l'avenir.
L'aileron avant de la McLaren MP4/31 à Barcelone
Photo de: Giorgio Piola
Les problèmes de McLaren lors des deux dernières saisons ont été exacerbés par le retour de Honda dans la discipline et en étant véritablement à la dérive en termes de puissance. Cependant, il va sans dire que le châssis avait ses faiblesses aussi, même si l'équipe a nié cela avec vigueur.
L'arrivée de Peter Prodromou en provenance de Red Bull a été mise en lumière par McLaren comme un tournant pour l'équipe, qui a ouvertement admis s'être perdue lors des saisons précédentes. Avec son arrivée en fin de saison 2014, ils ont presque immédiatement commencé à utiliser un design d'aileron avant qui, s'il avait été placé à côté de celui d'une Red Bull, aurait été difficile à différencier.
Malgré tout, l'aileron avant est une petite pièce du puzzle et comme nous l'avons déjà dit, une approche de copier/coller n'apporte pas forcément de succès.
Là où la MP4-30 était compromise par les réflexions et les philosophies précédentes, la MP4-31 est bien plus affinée et le design de son aileron avant a commencé à diverger par rapport à celui de Red Bull, l'influence de McLaren s'insinuant dans son ADN.
Alors que la saison avançait, McLaren a commencé à faire des progrès et je ne peux pas m'empêcher de penser que l'insistance de Peter à faire débuter l'aileron avant très tôt pour insuffler une nouvelle philosophie doit avoir aidé.
Les piliers de montage
Aileron avant de la McLaren MP4/31, en Hongrie
Photo de: Giorgio Piola
McLaren a aussi mis en place ce trou original au niveau des piliers de support de l'aileron avant (voir la flèche rouge ci-dessus), qui permet à l'air de s'écouler de la surface extérieure vers l'intérieur. Clairement, il s'agit de quelque chose qui assiste leurs besoins spécifiques mais étant donné qu'ils sont les seuls à l'utiliser, je ne pouvais pas me passer de l'opportunité de l'avoir.
Le nez
Nez de la Force India VJM08B
Photo de: Giorgio Piola
Alors que le medley de la saison passée comprenait le nez "cobra" de Force India, je me suis trouvé à le dessiner de nouveau en 2016. Il reste l'une des façons les plus innovantes d'atteindre un objectif particulier tout en restant dans les règles.
L'intention du design est de retenir le type de flux que les designs en forme de "doigts" de la saison 2014 avaient, avec ce qui apparaît être des canaux ouverts permettant à l'air de s'écouler sous la surface du nez et d’interagir avec la section "neutre" du plan principal (ci-dessous) d'une certaine manière.
Le panneau monté sous le nez (voir la flèche rouge, ci-dessus) ne contrôle pas seulement la direction du flux d'air mais aide aussi à maintenir la légalité du nez.
Le S-duct de la Toro Rosso STR11
Photo de: Giorgio Piola
Alors que la VJM09 possède son propre S-duct, c'est le design de Toro Rosso et de Mercedes qui place les choses à un autre niveau, en utilisant la même interprétation que les canaux "cobra" de Force India pour déplacer les entrées plus en avant que ce que le règlement entend.
Toro Rosso a quatre entrées style NACA [Comité consultatif national pour l'Aéronautique, aux États-Unis, qui a établi des profils aérodynamiques pour les ailes d'avions] : deux de chaque côté du nez pour collecter l'air qui est éjecté depuis une ouverture située sur le dessus du nez, stabilisant le flux qui pourrait autrement se détacher de la surface.
Les aubes directrices
La W07 Hybrid est de loin la monoplace la plus complexe sur la grille, donc il n'est pas surprenant que je me sois de nouveau tourné vers Mercedes pour trouver l'inspiration.
Ayant débuté les essais hivernaux avec des aubes directrices moins complexes, ils ont rapidement ajouté des dentelures aux plaques d'appui afin de changer la forme du vortex généré.
À Barcelone, ces fentes ont été extrudées, les éléments verticaux aussi, mais le crash du premier tour entre les Mercedes a caché le potentiel de ce changement, ainsi que du wagon d'autres changements effectués lors de cette course.
Les aubes directrices de la Mercedes W07 Hybrid, au Canada
Photo de: Giorgio Piola
Au Canada, l'équipe a de nouveau surpris en installant une nouvelle paire d'aubes directrices (ci-dessus) qui ont la même forme que leur prédécesseurs mais ont une plaque d'appui totalement revue (la section horizontale inférieure), avec des fentes qui courent longitudinalement plutôt qu'en travers de l'espace de la plaque d'appui.
Cela modifie la forme du flux d'air qui est généré par les dispositifs, afin de manipuler la forme et la position du vortex Y250 en provenance de l'aileron avant.
Les ailettes du châssis
En 2014, Mercedes a débuté une tendance qui a été étudiée par d'autres et modifiée pour correspondre à leurs propres objectifs. La "bat-wing", nommée comme cela en raison de sa ressemblance avec la chauve-souris, est utilisée pour renforcer les structures aérodynamiques qui sont générées autour d'elle, telles que celles en provenance des aubes directrices, et pour influencer la façon dont ces structures se déplacent vers le bas des pontons.
Les aubes directrices de la Ferrari SF16-H, à Silverstone
Photo de: Giorgio Piola
Même si je loue l'interprétation originale de Mercedes, qui a subséquemment été copiée par Ferrari, ce sont d'autres designs plus récents dans une zone similaire qui ont commencé à attirer l'attention. Ferrari a introduit ces ailettes de châssis lors du GP de Grande-Bretagne, qui sont placées légèrement en arrière sur le châssis mais semblent avoir un objectif similaire.
L'avant de la McLaren MP4-31, GP d'Allemagne
Photo de: Giorgio Piola
Dans le même temps, McLaren a fait le point sur un design utilisé par Red Bull depuis le début de la saison, par lequel une ailette est montée à califourchon sur le splitter pour re-façonner le flux d'air. McLaren a introduit cela juste avant la trêve estivale lors du GP d'Allemagne.
Les déflecteurs
Les déflecteurs de la Mercedes W07 Hybrid, en Espagne
Photo de: Giorgio Piola
Revenons à Mercedes pour trouver l'inspiration, avec leur traitement de la zone autour des pontons qui est de loin la plus complexe sur la grille. Les équipes ont joué à placer des fentes sur les déflecteurs pendant de nombreuses années, permettant à l'air de passer entre les surfaces et de soulager la pression, améliorant l'efficience.
Mercedes a amené cela à un autre niveau en utilisant des surfaces totalement séparées qui se combinent pour former la forme géométrique que nous associons à un déflecteur.
La véritable star de la configuration du déflecteur est toutefois l'utilisation des "doigts" sur lesquels ces surfaces verticales sont montées. Ces "doigts" s'étendent depuis la limite du fond plat et aident à nettoyer tout flux d'air destructeur qui pourrait autrement compromettre la performance du fond plat et du diffuseur.
L'encadrement du bord d'attaque du ponton est un autre design qui est différent du reste du peloton, avec le déflecteur arqué qui n'est plus connecté à la "tête de hache" du fond plat.
Au lieu de cela, un aileron vertical grandement sculpté est extrudé du fond plat, pendant que le déflecteur vertical se termine dorénavant juste au-dessus. Les deux travaillent en tandem pour contrôler la façon dont l'air est déplacé autour des coins des pontons jusqu'à l'arrière de la voiture.
La protection du cockpit
Pascal Wehrlein, Manor Racing
Photo de: XPB Images
Certains pourraient être surpris de voir une partie d'une Manor Racing dans le mélange mais en vérité, il y a quelques belles idées sur la MRT05. Dans ce cas, c'est leur interprétation de la protection de cockpit qui mérite notre attention, car ils ont très astucieusement mis en place un aileron sur son bord de fuite.
Les protections latérales de la tête des pilotes
Photo de: Giorgio Piola
La FIA a effectué des changements au niveau de la protection du cockpit en 2016, augmentant sa hauteur de 20 mm tout en durcissant aussi les tests de charge.
Manor a clairement réalisé que la structure ne devait pas s'étendre sur la totalité de la longueur avec la même épaisseur, ce qui leur a permis de placer l'aileron vers l'arrière de leur structure, améliorant la façon dont l'air se déplace dans la zone, étant donné qu'il s'agit d'un point où différentes surfaces se rencontrent.
Le capot moteur et la carrosserie des pontons
Red Bull de Daniel Ricciardo
Photo de: XPB Images
Ce n'est pas nouveau, car Red Bull fait cela depuis de nombreuses années (voir la RB10 de 2014 ci-dessus), l'utilisation de pontons et d'un capot moteur formant une seule pièce est une chose que j'admire sur leur monoplace.
D'ordinaire, le capot moteur et la carrosserie des pontons sont faits de nombreux panneaux créant un design composite qui sera plus lourd que le design Red Bull et prendra bien plus de temps à installer.
D'un point de vue aérodynamique, la perte de lignes fermées ne va pas nécessairement avoir un impact énorme mais dans une discipline où de petites marges sont la différence entre gagner et perdre, il n'y a pas de petit gain.
L'ailette de la boîte à air
Ailette de la boîte à air de la Williams FW38
Photo de: Giorgio Piola
Une autre idée réincarnée, ayant été utilisée en Formule 1 par le passé, est l'emploi d'une ailette sur le haut de la boîte à air pour perturber le flux d'air avant qu'il atteigne l'aileron arrière. Ferrari et Williams utilisent l'ailette, ce qu'ils ont aussi fait lors des deux dernières saisons.
Le fond plat
Fond plat de la McLaren MP4-31
Photo de: Giorgio Piola
Il est difficile de choisir juste une solution parmi l'océan de solutions similaires mais tout compte fait différentes, toutes pour essayer de régler le problème de "tyre squirt". Cela est causé par la déformation du pneu sous la charge et pousse le flux d'air latéralement dans le chemin du diffuseur.
Cela ayant des ramifications au niveau de la performance et de la régularité du diffuseur, les équipes placent toutes un certain nombre de fentes et de stries sur le fond plat devant le pneu arrière pour essayer de limiter ses effets.
L'échappement et les montants de l'aileron arrière
Le montant de support de l'aileron arrière de la Toro Rosso STR10 rencontre l'échappement
Photo de: Giorgio Piola
Une tendance a été lancée par Toro Rosso en 2015, par laquelle le pilier central de l'aileron arrière croise l'échappement. Cela a depuis été copié par Ferrari, Sauber, McLaren et Manor car ils ne cherchent pas seulement à améliorer la stabilité de l'aileron arrière, mais aussi à économiser du poids et à changer la forme du panache de l'échappement.
L'aileron arrière (plan principal et flap supérieur)
L'aileron arrière dentelé de la Mercedes W07
Photo de: Giorgio Piola
L'écurie Mercedes est la reine des surfaces dentelées et, ayant testé une dentelure située sur le plan principal tard dans la saison 2015, l'équipe est arrivée avec une version propre pour la saison 2016. Les dentelures améliorent la performance du plan principal et du flap supérieur, car elles créent de petites "excitations" du flux d'air.
Non content de leur design habituel, ils ont aussi revu l'aileron arrière style "cuillère" qu'ils ont utilisé à Spa et Monza en 2015, se servant d'une rectification des règles.
Cela leur a permis de faire plein usage de l'espace central de 200 mm, au lieu des 150 mm qui étaient permis la saison passée, modifiant la géométrie des flaps et améliorant plus encore le ratio longueur/diamètre.
Les plaques d'extrémité de l'aileron arrière
L'aileron arrière de la Toro Rosso STR11, lors des essais hivernaux de Barcelone
Photo de: Giorgio Piola
Le dévoilement d'une voiture conçue par James Key est toujours une chose à surveiller, car le directeur technique semble être capable de tirer le meilleur des ingénieurs sous son commandement. Avec un plus petit budget, ils semblent être capables de créer des designs qui réduisent l'écart avec les plus grosses équipes. La première chose qui a surpris tout le monde concernant la STR11 a été l'utilisation d'ouïes sur le bord d'attaque de la plaque d'extrémité.
La plaque d'extrémité de la Toro Rosso STR11, lors des essais hivernaux de Barcelone
Photo de: Giorgio Piola
Les ouïes, qu'il s'agisse de celles utilisées par Toro Rosso ou de celles du reste du peloton, sont employées pour changer la forme du vortex créé alors que les gradients de pression se rencontrent à la jointure du coin supérieur du flap et la plaque d'extrémité.
La collision de pression résultante, si elle est laissée sans surveillance, peut avoir un effet négatif sur la performance car la traînée augmente de façon significative et donc toutes les équipes passent beaucoup de temps à créer des méthodes pour en minorer l'impact. Vous noterez qu'en fonction de la course, une équipe utilisera un nombre et/ou une orientation différents de ces ouïes, ainsi qu'une forme différente de l'ouverture derrière les flaps pour contrôler la façon dont le vortex se forme, sur la base de la hauteur et de la géométrie des flaps utilisés.
Ayant regardé à la solution, étudié ses avantages en CFD et en soufflerie, deux équipes supplémentaires l'ont depuis assimilé : Mercedes et, peut-être plus étonnamment, Sauber.
Plaque d'extrémité de l'aileron arrière de la McLaren MP4-31, en Autriche
Photo de: Giorgio Piola
L'autre design qui a capté l'attention de tout le monde était celui des plaques d'extrémité de l'aileron arrière de McLaren, car ils ont essayé quelque chose d'un peu "inhabituel" en Autriche.
L'équipe n'a pas utilisé la solution car cela n'a pas apporté la stabilité et la hausse de performance que la CFD et la soufflerie avaient promis, mais cela a toutefois été mis sur ma voiture en raison de leur tentative d'essayer quelque chose de différent.
Le diffuseur
Le diffuseur de la Ferrari SF16H, GP de Hongrie
Photo de: Giorgio Piola
L'arrière de la SF16-H est extrêmement complexe. Est-ce une bonne chose ? Qui sait, cela peut en fait jouer contre eux car cela doit rendre la voiture sensible - mais c'est incroyable à regarder, et je l'ai donc choisi pour la SGP-002.
Récemment, ils ont encore plus rehaussé la complexité, en ajoutant un autre aileron sur la plaque d'appui du diffuseur, l'équipe essayant d'améliorer la performance de ce dernier.
Conclusion
Les plus attentifs d'entre vous noteront qu'il n'y a aucune place sur la SGP-002 pour Haas, Renault et Sauber, parce qu'il s'agit de monoplaces qui ne sortent globalement pas du lot.
Vous pouvez arguer que la Haas VF-16 possède un design très bon et a pris quelques-unes des bonnes idées utilisées par les autres lors des dernières saisons, telles que l'essieu soufflé et les triangles de suspension avant conjoints plus bas, et les ont incorporées à leur design.
Mais la voiture ne m'impressionne pas. Peut-être que nous verrons plus de flair quand ils dessineront davantage leur voiture pour 2017, Ferrari ayant eu une influence significative sur celle-ci. Renault et Sauber sont deux équipes qui ont eu des difficultés les saisons précédentes et qui ont manqué de budget pour innover au niveau de certains de leurs rivaux.
Cependant, une injection récente de cash dans les deux structures devrait changer les choses pour le futur, peut-être même en leur donnant une place sur la SGP-003.
Avec les nouvelles règles qui vont changer la forme des monoplaces que nous verrons en 2017, je suspecte que nous ayons vu la plupart des choses que les équipes avaient en stock pour cette année. Pour ceux qui n'ont pas encore vu ce que le futur réserve, voici une animation de Giorgio Piola pour vous donner quelques indices visuels.
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