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Comment expliquer les différences de performance entre les voitures de Formule 1 ?

Comment expliquer les différences de performance entre les voitures de Formule 1 ?

Lundi 29 juin 2020 par René Fagnan
Crédit photo: WRI2

Crédit photo: WRI2

Si elles partagent, à peu de choses près, le même moteur et les mêmes pneus, comment expliquer qu’une Mercedes F1 soit plus rapide en moyenne de deux secondes au tour qu’une Racing Point ou qu’une Williams ?

La même comparaison vaut pour l’écart qui existe entre une Ferrari et une Haas ou une Alfa Romeo. Le règlement technique de la F1 est tellement restrictif et les voitures sont visuellement tellement semblables qu’il est difficile de concevoir pourquoi de tels écarts existent.

« Je suis convaincu que si on peignait toutes les voitures de F1 en blanc, sans commanditaires, les fans seraient incapables de les identifier » nous explique Claude Rouelle, ingénieur et grand patron d’OptimumG, une entreprise d’ingénierie automobile contractuelle qui œuvre à améliorer la performance des véhicules de compétition et de série. Pendant près de 25 ans, Rouelle a travaillé en F1, F3000, F3, Touring, Endurance, IndyCar et même NASCAR.

L’image ci-dessus est justement un montage qui prouve à quel point les voitures de F1 se ressemblent, car il s’agit de l’avant d’une AlphaTauri AT01 jumelé à l’arrière d’une Alfa Romeo C39. On dirait bien une seule voiture avec deux décorations différentes.

« Le diable est dans les détails » ajoute Rouelle. « La F1, c’est terriblement compétitif. Il y a quelques années de cela, avant l’arrivée de Pirelli [à titre de fournisseur unique des pneus], les managers de F1 avaient déclaré que les chances de victoires dépendaient à 50% des pneus, à 15% du châssis, à 15% du moteur, à 15% du team et à seulement 5% du pilote. La voiture fait la différence, car si on mettait Lewis Hamilton dans une Williams, il ne gagnerait pas. Prenons un exemple : si on fait un tour de piste en 1’40”, cela fait 100 secondes. On sait qu’un écart d’une demie seconde entre deux voitures de F1 représente une différence énorme. Mais 0,5 seconde comparée à 100 secondes, ce n’est que 0,5%. C’est infime. Ce que je veux dire est qu’une voiture de F1 est composée de milliers de pièces qui doivent toutes produire un rendement optimal. Il n’y a pas un seul truc qui puisse faire gagner une seconde au tour. »

Si les voitures de F1 se ressemblent beaucoup, il existe des différences subtiles, parfois jugés insignifiantes. « En fait, une toute petite différence peut avoir de gros impacts » ajoute Rouelle. « L’aérodynamique peut être similaire entre les voitures, sans l’être vraiment. Environ 60% de l’appui d’une F1 est généré par son fond plat. L’efficacité de l’écoulement de l’air sous la voiture est cruciale. La forme du diffuseur aussi. La forme des dérives de l’aileron avant, des dérives latérales, des aubes de déviation et des écopes de freins dicte l’écoulement de l’air vers l’arrière. Il y a aussi la manière dont on fait circuler l’air à l’intérieur des pontons et des radiateurs. On sait aussi maintenant que l’aileron arrière influence l’aileron avant, car plus la vitesse augmente, plus il se forme un matelas d’air qui devient de plus en plus imposant devant l’aileron arrière et qui va influencer le comportement de l’aileron avant. »

Puis, il y a toute la partie mécanique de la voiture. « On peut avoir des monocoques, des triangles de suspension ou des porte-moyeux qui se ressemblent a l’œil nu, mais quand on les installe sur un banc de torsion, ce n’est plus du tout la même chose. Il existe aussi des rigidités parasites. Si tu as, entre le volant et le pneu, une colonne de direction qui tord un peu ou des porte-moyeux qui se déforment sous les contraintes, cela influence directement la tenue de route. Impossible pour un pilote de pousser sa voiture dans ses derniers retranchements s'il n'a pas une confiance absolue dans son comportement routier. Autre point: l'aérodynamique. La rigidité des ailerons est primordiale. Il existe bien de la flexibilité variable, à dessein ou pas, mais elle joue un grand rôle. Un aileron qui se déforme à haute vitesse peut grandement nuire. »

Rouelle souligne aussi que si les unités de puissances peuvent être très semblables entre, par exemple, Mercedes et Williams, il existe toutefois des différences entre les gestions électroniques de régénération des énergies et de décharge des batteries. « Bref, tu trouves un dixième de seconde ici, puis deux dixièmes là, et ça s’additionne et tu arrives vite à une seconde pleine de différence entre deux voitures. »

Il existe aussi des différences, encore plus subtiles celles-là, entre les écuries. « L’expérience et les moyens des équipes avec les outils de simulation et d’analyse de données peut faire une grosse différence » précise Rouelle. « La puissance des ordinateurs, la formation des ingénieurs, la cohérence dans toute l’équipe vont créer des différences. Si une équipe ne parvient pas à effectuer de bonnes simulations et des essais corrects en banc d’essais à sept vérins, comment peut-elle valider correctement le choix des ressorts, barres antiroulis, amortisseurs, pince et carrossage ? Et il existe aussi l’aspect financier. Chez Mercedes, ils vont lancer la conception et la production d’une nouvelle pièce optimisée même si cela coûte extrêmement cher. Par contre, dans une petite équipe, ils peuvent avoir de bonnes idées, mais pas d’argent pour les réaliser.

« Il y a aussi la confiance qui règne dans l’équipe. Comment motiver des troupes quand tout le monde sait que l’écurie est au bord du gouffre financier et cherche du financement ? Difficile pour des ingénieurs et des mécanos de travailler sereinement quand ils lisent dans les médias que l’écurie est à vendre. Même chose avec les pilotes : le moral, l’alimentation, la psychologie, la confiance, tout cela joue un rôle. Un pilote qui se sent pleinement supporté par son équipe donnera son plein potentiel. »

Le diable est effectivement dans les plus petits détails...