Les analyses techniques F1 de Giorgio Piola
Technique - Les avancées de la sécurité qui ont sauvé la vie d'Alonso
L’accident de Fernando Alonso lors du GP d’Australie dimanche dernier a mis en lumière les mesures de sécurité de premier plan de la Formule 1 moderne. Matt Somerfield et Giorgio Piola se sont penchés sur la protection des pilotes.
La poursuite de la sécurité en F1 est omniprésente, même si elle passe habituellement inaperçue, et ce sont seulement des occasions comme celles auxquelles nous avons assisté dimanche dernier qui remettent en lumière à quel point la Formule 1 est allée loin dans la protection des pilotes.
Une grande partie de la recherche et du développement va dans la compréhension de la manière de dissiper l’énergie créée quand deux corps entrent en collision.
Des crashs, comme celui de Fernando Alonso lors du 17e tour, semblent spectaculaires mais les nombreux structures et mécanismes déployés ont joué leur rôle pour garantir qu’il en sorte sans blessure.
Il y a vingt ans, les voitures étaient rigides et incompressibles au possible, mais les règlements ont placé des structures dans des zones de la voiture avec l’intention expresse de faire décélérer un corps étranger en absorbant l’énergie cinétique alors que la structure est broyée.
Afin que ces incidents puissent être contrôlés d’une façon similaire, la FIA régule les dimensions de nombreuses zones de la voiture, tandis que certaines structures clés doivent aussi passer des crash-tests et des tests de charge stricts.
C'est le nez qui passe le plus de tests, pas parce qu’il est plus important mais parce qu’il est aussi dans une position aérodynamique primordiale, forçant les équipes à chercher des formes géométriques exigeantes pour gagner du poids et améliorer l’aéro tout en passant quand même les crash-tests.
Afin de maximiser la performance globale de la voiture avec les règlements actuels, les équipes sont actuellement à la recherche de méthodes qui favorisent les nez les plus courts possible, en plaçant encore plus d’exigence dessus car cela signifie que la décélération de la voiture se fait sur une distance plus courte.
Les attaches de roues sont utilisées en Formule 1 depuis 2001, dans un effort visant à réduire les chances qu’une roue se détache pendant un accident et heurte la tête des pilotes, les spectateurs ou les officiels.
À la suite de l’accident tragique de Henry Surtees, qui a été tué lors d’une course de Formule 2 en 2009, quand la roue d’un concurrent s’est détachée et l’a percuté à la tête, la FIA remis au goût du jour les exigences de ces attaches.
En 2011, la FIA a modifié le nombre des attaches, chaque roue étant maintenant équipée de deux câbles, au lieu d’un seul auparavant, qui doivent chacun absorber une énergie de 6 kJ.
Pendant un accident, une roue peut être éjectée à une vitesse qui excède 150 km/h par rapport à la voiture, ce qui correspond à une énergie cinétique linéaire de 17 kJ pour une roue de 20 kg, rendant le contrôle de cette énergie essentiel.
Les Règlements 2017 verront de plus amples modifications, en prenant en compte les changements sur la largeur des voitures, faisant augmenter l’absorption minimum à 8 kJ.
Au cœur de la voiture il y a la monocoque, constituée en grande partie de fibre de carbone, d’abord introduite par McLaren, en partenariat avec Hercules, en 1981 et qui a ensuite révolutionné la discipline.
À l'époque, en F1, certains doutaient que ce matériau et ce design puissent être à la hauteur, mais les équipes n'ont pas tardé à concevoir leur propre monocoque et ont abandonné les structures en métal utilisées auparavant.
Ce matériau composite est à la fois plus léger et plus résistant que tout ce qui avait été utilisé avant et a depuis permis aux équipes de bâtir des structures complexes qui auraient été impossibles avec les méthodes et les matériaux alors conventionnels.
La "cellule de survie" a des dimensions externes minimales pour garantir que les pilotes sont protégés de manière adéquate, tandis que l'ouverture du cockpit est lourdement régulée, pour s'assurer que le design de toutes les équipes soit le même, cela agissant comme une mesure de contrôle supplémentaire dans le cas d'un accident et pour permettre une sortie rapide du pilote de la voiture.
Depuis 1988, les pieds des pilotes doivent être situés derrière l'axe des roues avant, à la suite de nombreux accidents qui ont entraîné des jambes cassées lors des saisons précédentes.
Cela a conduit à un changement drastique de la position de pilotage, avec les pieds des pilotes surélevés, en contraste marqué avec la position assise ordinaire à laquelle ils étaient habitués [ci-dessus, en 1983].
Le changement important de réglementation en 2014 a été accompagné par un changement sur les structures d'impact latérales, qui sont la première ligne de protection dans le cas d'un choc de côté.
À la suite du crash de Robert Kubica à Montréal en 2007, la FIA, en collaboration avec nombre d'équipes, a mené une recherche supplémentaire sur les structures de crash quand l'impact se fait avec un angle oblique.
C'est cette recherche qui a mené aux longerons qui sont actuellement utilisés, leur design original étant venu de l'équipe Marussia et ayant ensuite été affiné par Red Bull Racing. Les longerons sont maintenant capables d'absorber pratiquement 40 kJ d'énergie, qu'il s'agisse d'impacts normaux ou obliques.
La standardisation de ces structures d'impact latérales a vu beaucoup d'équipes créer des boursouflures sur les épaules des pontons (voir Mercedes ci-dessus), afin de contenir les longerons mais aussi d'améliorer l'aéro dans une zone très sensible.
En 2007, la FIA a mis en place des mesures qui exigeaient des équipes qu'elles renforcent le cockpit avec des bandes de Zylon ; le Zylon est utilisé dans les gilets pare-balles en raison de sa remarquable résistance à la rupture. La FIA destinait ce matériau à une meilleure protection du pilote face aux éclats projetés qui pourraient sinon pénétrer le cockpit.
Le Zylon est installé autour de la partie supérieure du cockpit, dont la hauteur a été augmentée de 20 mm pour 2016, alors que les tests de charge ont été poussés de 10 kN à 50 kN.
Vous entendez souvent la référence au "moulage de baquet" avant chaque saison de F1 : c'est quand un pilote va à l'usine pour préparer son baquet pour la saison à venir.
Pendant le moulage du baquet, il va s'asseoir sur un sac à l'intérieur du cockpit qui est rempli de résine qui, une fois sèche, forme le moule en négatif pour le drapage en carbone. Le baquet fini est une construction légère en fibre de carbone qui peut aisément être retirée du cockpit avec le pilote s'il ne peut pas s'en extraire lui-même.
Le baquet est attaché au châssis par deux boulons, qui peuvent être retirés avec un outil standard, fourni à toutes les équipes de secours. Même si cela semble presque impensable aujourd'hui, le harnais à six points d'attache qui lie le pilote à ce baquet extractible est seulement devenu obligatoire en 1972.
Le baquet a des sangles supplémentaires attachées à lui au cas où le pilote doive être extrait, alors qu'une fente est ajoutée sur la surface supérieure afin qu'un stabilisateur puisse être inséré par l'équipe médicale pour soutenir la tête et le cou du pilote quand il est retiré de la voiture.
La monocoque a deux arceaux en cas de renversement : un qui est au-dessus du volant, sur le dessus du châssis [secondaire] et un qui doit être placé au moins 940 mm au-dessus du plan de référence, 30 mm derrière le châssis [primaire].
La triangulation de ces deux points doit être telle que le casque du pilote ne doit jamais être en contact avec le sol, si la voiture devait se retourner.
La structure primaire est construite en prenant en compte la boîte à air, qui alimente en air le moteur thermique.
Un grand effort a été fait afin de façonner cette structure pour améliorer l'aérodynamique tout en réduisant le poids. Après tout, c'est le point le plus haut de la voiture et il a un véritable effet sur le centre de gravité de la voiture.
Cependant, la FIA insiste sur le fait que la structure doit être capable de résister à une charge équivalente à 50 kN en latéral, à 60 kN en longitudinal vers l'arrière et 90 kN en vertical, car une défaillance de cet arceau serait catastrophique.
Quand le système HANS a été rendu obligatoire en 2003, après des tests importants, beaucoup ont demandé pourquoi c'était nécessaire. Cependant, c'est maintenant un élément omniprésent équipant les stars des sports mécaniques dans le monde entier et il a probablement sauvé de nombreuses vies.
Le système simple retient la position relative de la tête par rapport au corps du pilote, transférant l'énergie vers le torse pendant que la tête décélère.
C'est le mouvement de la tête qui intéresse la FIA dans son étude postérieure des accidents, qui ira plus loin dans les années à venir avec l'introduction d'une caméra à haute vitesse, montée devant le pilote, sur le châssis, depuis 2016.
Les images collectées de l'accident d'Alonso le week-end dernier pourraient être inestimables dans les initiatives sécuritaires à venir et dans les études menées par l'instance dirigeante.
Ces derniers mois, la discussion sur l'ajout d'une protection pour la tête est passée au premier plan, avec l'émergence du "Halo".
Alors que la plupart des fans semblent réticents à voir ses mérites, la FIA, les équipes et les pilotes se sont mis d'accord sur le fait que la protection de la tête serait introduite en 2017.
Certes, le Halo n'est pas très beau esthétiquement, mais il a le mérite d'être meilleur que des concepts initiaux testés en premier lieu par la FIA.
Le Halo est une version stylisée de l'arceau testé par la FIA, parmi beaucoup d'autres solutions, afin de faire dévier de larges objets, tels qu'une roue détachée, pour qu'ils ne percutent pas la tête des pilotes.
Le "Halo" utilisé par Ferrari pendant les essais de pré-saison n'était pas un dispositif structurel et le roulage a donc été limité à des tours d'installation, même si aucun des pilotes ne s'est plaint de problèmes concernant le champ de vision pendant leur court relais avec.
Le Halo a été critiqué sur la base du manque de protection offerte contre de plus petits débris, comme le ressort perdu par la Brawn BGP001 de Rubens Barrichello, en Hongrie en 2009, qui a percuté le casque de Felipe Massa.
Même si ce n'est pas l'intention expresse de l'arceau supplémentaire, Red Bull a depuis dévoilé sa propre itération, équipée d'un pare-brise et de deux piliers en "A", afin de couvrir les deux bases.
Pourtant, il a encore ses détracteurs, beaucoup s'étant concentrés sur les points négatifs plutôt que sur les avantages de couvrir le pilote et de le protéger des débris.
Qu'importe la solution finalement choisie par la FIA pour 2017, cela montre que l'instance dirigeante s'efforce toujours d'apporter des améliorations et de prêter attention aux accidents qui surviennent.
Traduction par Fabien Gaillard
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