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Technique - Les défis de la nouvelle règlementation 2017

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Technique - Les défis de la nouvelle règlementation 2017
Par :
Co-auteur: Matt Somerfield
Traduit par: René Fagnan
10 déc. 2016 à 12:30

La mise en place d’une nouvelle règlementation technique en 2017 modifiera le look des monoplaces de Formule 1 et aura un impact significatif sur leurs performances mécaniques et aérodynamiques.

Ce nouveau règlement est destiné à faire chuter les temps de cinq secondes au tour. Pirelli va donc fournir des pneus plus larges, et les voitures disposeront d’ailerons et de pontons aux formes revues. Tout cela devrait donner aux bolides un look plus agressif, mais forcera les ingénieurs à revoir l’écoulement de l’air tout autour de la voiture.

Comparaison du dessous des voitures 2016/2017
Comparaison du dessous des voitures 2016/2017

Photo de: Giorgio Piola

Afin de mieux comprendre ce qui se passera l’an prochain, jetons un œil sur une section de la voiture rarement vue, mais qui joue un rôle crucial, le fond plat.

Aileron avant

L’aileron avant joue un rôle majeur dans la performance de toute la monoplace. C’est la première structure percutée par l’air, d’où son importance. La proximité des pneus avant a aussi un impact majeur, car le sillage des pneus affecte toutes les autres surfaces de la voiture. De plus, 40% de la traînée d’une monoplace est générée par ses gros pneus avant. Si rien n’est fait pour réduire les effets néfastes de cette traînée, la voiture sera forcément lente en ligne droite.

Comparaison de haut de la Ferrari F2008 et F60
Comparaison de dessus des Ferrari F2008 et F60

Photo de: Giorgio Piola 

Le règlement technique 2009 (voir ci-dessus) a forcé les ingénieurs à revoir ce qu’ils faisaient depuis plusieurs années. Une section neutre centrale fut imposée à l’aileron avant tandis que sa largeur fut accrue afin de correspondre à celle de la voiture. De plus, la taille des conditionneurs de flux d’air latéraux fut réduite, ce qui eut pour effet de modifier la façon de contrôler le sillage des pneus avant.

La section arrière de la voiture fut aussi réduite afin de diminuer l’effet de sol. L’appui fut encore réduit quelques années plus tard, de même que la largeur de l’aileron avant, ce qui obligea les ingénieurs à concevoir des ailerons capables de faire partiellement dévier l’air des pneus avant. Le but était de tirer le sillage des pneus loin de la monoplace et des petits conditionneurs de flux d’air latéraux qui, par conséquent, protégeaient moins bien les pontons et le fond plat. Le vortex Y250, généré lors de la transition du plan neutre aux volets, servait à protéger le sillage important des pneus en agissant comme les anciens conditionneurs, de plus grande dimension.

Comparaison des ailerons avant 2016/2017
Comparaison des ailerons avant 2016/2017

Photo de: Giorgio Piola

Les monoplaces 2017 seront en quelque sorte à mi-chemin entre les deux. L’aileron avant possédera une section neutre centrale ainsi qu'une section frontale triangulaire. Ceci créera toujours un vortex Y250, très utile, mais sa vélocité et sa force seront affectées par l’éloignement du plan neutre du châssis, car la longueur minimale du museau sera allongée de 850 à 1050 mm. La largeur maximale de l’aileron avant passera de 1650 à 1800 mm afin qu’il s’accorde avec l’élargissement des pneus avant de 245 à 305 mm.

Conditionneurs de flux d’air latéraux

Cloisons de l'aileron avant de la McLaren MP4/31, GP du Mexique
Cloisons de l'aileron avant de la McLaren MP4/31, GP du Mexique

Photo de: Giorgio Piola 

On aurait pu croire que les équipes conserveraient un aileron avant destiné à faire dévier l’air des pneus l’an prochain, mais la décision d'autoriser des conditionneurs de flux d’air latéraux de plus grande taille change la donne. Leur rôle est de faire dévier le sillage des pneus avant loin du fond plat. Les ingénieurs devront donc revoir la fonction de l’aileron avant afin qu’il repousse une bonne quantité d’air vers l’intérieur, tout en repoussant un peu l’air vers l’extérieur, où il rejoindra le flux provenant du flanc externe du pneu. L’aileron avant de la McLaren MP4-31 (ci-dessus) privilégie cette solution. 

Comparaison des conditionneurs de la McLaren MP4-17D, Ferrari F2004M et Sauber C22
Comparaison des conditionneurs des McLaren MP4-17D, Ferrari F2004M et Sauber C22

Photo de: Giorgio Piola

Fait intéressant, c’est la première fois que la F1 change la réglementation technique afin de rendre les voitures plus rapides. En 2009, puis en 2014, la F1 a réduit la performance aérodynamique dans le but de ralentir les bolides et d’améliorer la sécurité. Afin de mieux comprendre les changements complexes apportés aux voitures, nous pouvons comparer des F1 d’avant 2009 à celles d’aujourd’hui. L’avant de la monoplace joue désormais un rôle majeur, car les flux d’air générés ont une influence sur tout le reste de la monoplace. Cette illustration montre des voitures de 2003 et 2004, créées avec une philosophie aérodynamique très différente.

Splitter

Règlements aérodynamiques 2017, design de la plaque dusure
Règlements aérodynamiques 2017, design de la plaque dusure

Photo de: FIA

La garde au sol d’une F1 est dictée par la présence de la plaque d’usure fixée sous le châssis et sa section frontale, appelée T-Tray ou splitter. L’attitude normale d’une monoplace est plongeante, c’est-à-dire avec le museau près du sol et le train arrière relevé. Cela procure d’immenses avantages mécaniques et aérodynamiques. Il y a deux principaux avantages aérodynamiques : placer l’aileron tout près de la piste génère de l’effet de sol et un train arrière relevé accroît le rapport de dilatation du diffuseur.

L’angle d’attaque donné à la voiture dépend de la longueur de la plaque d’usure, qui racle presque le sol. Si elle devient trop usée à la fin d’un Grand Prix, sont pilote est disqualifié. Des façons rusées et controversées de contourner cette règle ont été vues par le passé, avec des splitters suspendus ou pouvant légèrement bouger et qui passaient avec succès les tests de rigidité de la FIA.

Test de rigidité du T-Tray en 2016
Test de rigidité du T-Tray en 2016

Photo de: Giorgio Piola

Pour 2017, cette plaque devra être située 100cmm en arrière de l’axe des roues avant. Si cela complique un éventuel contournement du règlement, cela permettra peut-être d’augmenter l’angle d’attaque de la monoplace et ainsi d’accroître l’appui aérodynamique.

Diffuseur

Vue de l'arrière des nouvelles règles aéro de 2017
Vue arrière avec les nouvelles règles aéro 2017

Photo de: Giorgio Piola

L’augmentation de la taille de la section arrière de la voiture permet aux ingénieurs de revoir la forme du diffuseur. Au lieu de commencer au niveau de l’axe des roues arrière, le diffuseur pourra désormais débuter 175 mm devant cet axe. De plus, sa largeur est accrue de 50 mm et passe à 1050 mm, et sa hauteur est accrue de 50 mm, atteignant 175 mm.

Cet allongement du diffuseur devant les roues arrière signifie qu’il sera maintenant divisé en trois sections, car la plaque d’usure se prolongera jusqu’à l’axe des roues arrière, forçant l’air à cet endroit à glisser à une vitesse différente de l’air qui passera dans les canaux latéraux.

Conclusion

La nouvelle règlementation technique permettra aux voitures d’être plus rapides en 2017, et d’approcher ce gain de cinq secondes au tour espéré par les instances. Il est évident que le look des voitures sera différent l’an prochain, car l’écoulement de l’air depuis l’avant jusqu’à l’arrière de la monoplace s’effectuera de façon très différente. Cette nouvelle réglementation emmène les ingénieurs en terrain inconnu. Certaines solutions éprouvées seront conservées, mais il faut s'attendre à ce que d’importants développements technologiques soient testés et validés durant toute la saison.

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Auteur Giorgio Piola