Simulations, banc d'essai colossal : comment Michelin prépare les GP

À chaque course MotoGP, Michelin propose aux pilotes trois types de pneus à l'avant et deux à l'arrière, en piochant dans une gamme d'une trentaine de spécifications différentes. Cette sélection ne doit rien au hasard et suit un long processus de simulations, réalisées sur ordinateur et dans une machine dédiée, en particulier quand de nouveaux circuits rejoignent le championnat.

Avant le lancement de la saison 2024, Michelin a ouvert ses portes à une sélection de médias, dont Motorsport.com, pour exposer ses méthodes de travail. Prenant l'exemple du GP d'Inde, qui rejoignait le calendrier la saison passée, Romain Cacheux, en charge de la conception des pneus utilisés en MotoGP, a expliqué les procédures mises en place pour déterminer les gommes plus ou moins tendres à apporter à Buddh, où aucun essai ne pouvait être effectué avant la course.

"À partir du moment où l'on n'a aucune data et pas de possibilité de faire des tests, on utilise beaucoup la simulation", souligne l'ingénieur. "Cela va être principalement les points de fonctionnement du pneu, en termes de charge, d'efforts, de vitesse, de carrossage, de température... On a besoin de comprendre comment le pneu va fonctionner sur cette piste, pour bien choisir la carcasse et bien choisir le montage matériaux sur la bande de roulement."

Ce processus nécessite plusieurs semaines tant les paramètres sont importants. En utilisant des modèles intégrant la moto, le pilote et le pneu, Michelin simule un tour et a ainsi une première idée des chronos, ce qui permet d'anticiper les sollicitations sur le pneu. Pour ce faire, il ne faut pas entrer simplement les données du tracé mais se rapprocher au maximum de la trajectoire empruntée par les pilotes... et les ingénieurs se basent parfois sur des données totalement publiques.

"Soit on a [les données des trajectoires] parce qu'on connait le circuit, qu'on a déjà fait des tests, que ce soit en WorldSBK, ou avec notre moto [de tests], et on récupère la trajectoire dans les données que l'on connaît", précise Cacheux. "Soit, dans le cas de Buddh par exemple, on n'a aucune info et on utilise Google Maps, tout simplement. On récupère la carte, on trace une trajectoire moto sur la carte et c'est cette trajectoire que l'on vient entrer dans notre outil de simulation."

Romain Cacheux, concepteur de pneus pour Michelin

Photo de: Michelin

Les simulations partent donc d'un "modèle pneu générique", avec toujours la même architecture et le même modèle, et analysent quel sera le lien entre le pneu et la moto sur l'ensemble du circuit. "On a beau être pneumaticien, on fait aussi beaucoup de dynamique du véhicule, comme peuvent le faire les équipes", souligne Cacheux. "On ne le fait pas au niveau où ils le font, on n'a pas besoin du niveau de précision qu'ont les équipes pour aller chercher les derniers millièmes ou centièmes de secondes."

"Ce que l'on veut, c'est avoir les bons transferts de charge, les bons carrossages, les bonnes vitesses de carrossage pour appliquer au pneu des efforts qui sont pertinents par rapport à ce qu'il se passe réellement sur la piste."

Ce que l'on veut, c'est avoir les bons transferts de charge, les bons carrossages, les bonnes vitesses de carrossage.

Michelin détermine ainsi les vitesses de passage moyennes, les charges maximales sur l'avant au freinage, les degrés de carrossage, l'énergie encaissée par le pneu arrière ou encore l'asymétrie causée par le circuit dans toutes ces contraintes.

Un nouveau logiciel est ensuite utilisé pour analyser plus spécifiquement les besoins liés aux pneus, en simulant les déformations et les évolutions des températures sur la totalité d'un tour. Le but est de déterminer une sévérité thermique, notamment si elle est plus ou moins symétrique, et une sévérité mécanique, pour écarter tout problème d'endurance.

Michelin peut alors commencer à songer aux meilleurs pneus pour le circuit mais pour cela, le manufacturier ne se penche pas sur les caractéristiques de chaque gomme dans son catalogue, et préfère plutôt classer la piste par rapport aux autres. Cela permet de comparer le circuit à la base déjà connue, grâce aux données existantes sur les autres épreuves, en retenant les critères de températures, d'asymétrie et de sévérité mécanique, et de se rapporter aux sélections faites pour ces courses.

Dans le cas de Buddh, c'est surtout le centre du pneu qui était très sollicité sur le plan thermique, mais les contraintes mécaniques étaient faibles. "À cette étape, on se dit : 'Je pense qu'avec ce type d'architecture et ce type de mélange, on s'en sort'", souligne Cacheux. "Les pneus, on les a, en général, on prend des pneus de la gamme. Si on ne les a pas, on fait des pneus spécifiques – il y a quelques pistes où l'on a des pneus spécifiques. Une fois qu'on a le pneu, on passe sur la partie mesures."

La machine Record, le banc d'essai qui reproduit un circuit

Michelin dispose d'un spectaculaire outil pour simuler n'importe quel circuit, la machine Record, visible en vidéo ci-dessous et située sur le campus de Ladoux, gigantesque centre de recherche et développement du manufacturier, qui s'étale sur 68 000m².

Dans une pièce dédiée, on trouve un immense cylindre, de trois mètres de diamètre et avec une bande d'asphalte à l'intérieur, et cette roue tourne à très haute vitesse, pour atteindre jusqu'à 350 km/h. Un bras mécanique vient "poser" le pneu à l'intérieur de ce cylindre et simule la piste, en reproduisant les angles de carrossage, jusqu'à 60°, tandis que la vitesse de rotation de la machine s'ajuste pour s'aligner sur celle du circuit étudié.

"On passe sur la machine pour valider la performance et l'endurance", note Romain Cacheux. "C'est quand même d'abord l'endurance : on s'assure que le pneu tient largement la distance du Grand Prix, [...] avec aucune avarie, une performance correcte, etc."

VIDÉO - La machine Record, banc d'essai de Michelin

Il est possible de simuler plusieurs types de sol, en s'appuyant sur des matériaux similaires à des feuilles de verre que l'on utilise pour le ponçage, mais Michelin effectue ce travail sans données précises sur la granulométrie du circuit qui sera visité. Les analyses des surfaces sont très complexes et aucun acteur, qu'il s'agisse des pistes, de la FIM ou de la Dorna, n'est en mesure de fournir des données suffisamment pointues à Michelin, qui fait ses propres mesures une fois sur place. Le besoin d'une exactitude extrême dans ces données n'est de toute façon pas présent.

"C'est un gros facteur, qui joue, certes, sur le niveau de grip de la piste, mais surtout sur l'usure à la fin. On a des modèles, on est capables de modéliser des sols, on est capables de quantifier les effets d'un sol sur le niveau de grip du pneu et sur l'usure du pneu. Par contre, on n'a pas besoin de descendre à ce niveau de précision pour anticiper une gamme soft-medium-hard sur un week-end de Grand Prix."

"Si vous voulez vraiment faire de l'ultra haute couture, être sûr d'avoir le 'best grip ever', si on se battait avec un concurrent par exemple, [...] on ferait ce genre d'analyses, et on les faisait [face à Bridgestone par le passé, ndlr]. Aujourd'hui, ce que l'on cherche à faire, c'est avoir à peu près la même performance qu'ailleurs, être verrouillé en endurance – être sûrs qu'il n'y aura aucun souci d'endurance – et que ce soit roulable pour tout le monde dans de bonnes conditions. Et c'est ce qu'il s'est passé [à Buddh]."

Des vérifications en piste

Une fois sur le circuit, des mesures de températures sont effectuées et des comparaisons sont une nouvelle fois faites par rapport aux autres circuits, pour s'assurer que le choix de pneus était judicieux. Des mesures d'usure sont également réalisées dès les premières séances et permettent de voir l'énergie cumulée sur le tour, et notamment les zones les plus problématiques.

À Buddh, la section la plus exigeante allait de la sortie du virage 3 à l'entrée du virage 4, soit la plus longue ligne droite du circuit, de la remise des gaz jusqu'au freinage, avec une usure très prononcée et une montée en température inhabituelle.

"Avec ces données, on est allés voir les teams, en leur montrant ces résultats, pour leur dire de faire gaffe à cette zone et de soit travailler sur les réglages de la moto, soit demander au pilote de gérer les gaz afin de préserver les pneus sur cette zone-là, puisque c'était la zone critique identifiée pour le pneu", explique Célia Gordon, ingénieur analyste performance chez Michelin.

Un pneu Michelin durant sa fabrication

Photo de: Michelin

"Sur l'énergie totale passée sur le tour, cette zone-là correspond à un quart de l'énergie totale passée", a-t-elle ajouté. "On prend un gros step en énergie, qui n'est pas négligeable à cet endroit-là."

Les équipes ayant pu gérer la situation sans trop perdre de performance, les pneus équivalents à ceux sélectionnés pour 2023 seront encore choisis pour Buddh cette année. Les simulations ont donc joué leur rôle.

Plusieurs étapes pour une nouvelle gamme de pneus

Michelin doit reprendre toute une partie de ce processus pour le développement du nouveau pneu avant qui doit être lancé en compétition en 2025, et dont le but est de mieux répondre aux contraintes posées par l'aérodynamique, en utilisant notamment des mélanges plus collants et une nouvelle construction. Avant de se lancer dans la fabrication de pneus prototypes, des simulations ont été effectuées sur la base de différents concepts et plusieurs étapes ont permis de réduire la sélection testée en piste à quelques exemplaires.

"Sur notre processus de développement classique, quand on décide de sortir un nouveau pneu, on démarre généralement par de la simulation", détaille Cacheux. "Pas tout à fait le même genre [que pour un nouveau circuit], mais [on débute] par de la simulation. On se fait, par exemple, une dizaine de solutions pneus, que l'on valide en performance et en endurance sur [la machine Record]."

"Sur ces dix choix, on n'en garde que trois ou quatre, parce qu'on élimine des problèmes d'endurance, de performance, etc. Et sur ces trois ou quatre pneus que l'on pense intéressants, on passe sur note moto de tests, on va rouler avec nos pilotes de tests sur les circuits [du MotoGP]. On roule beaucoup en Espagne, en Italie, où on a besoin d'aller. On va valider de la performance et de l'endurance sur notre Superbike."

Pour ces essais, actuellement menés par Sylvain Guintoli, Michelin utilise une Honda Fireblade modifiée pour intégrer un kit HRC, une fourche du WorldSBK et des freins du MotoGP. Elle est dotée d'une batterie de capteurs infrarouges, de pression ou encore de température, interne et externe, pour analyser tous les mouvements et toutes les variations sur le pneu.