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Technique: l’aérodynamisme en Formule 1

Si vous demandez à n’importe quel ingénieur du paddock, quel est l’aspect le plus important dans la conception d’une Formule 1? Il vous répondra certainement, l’aérodynamisme !

Les  « aérodynamiciens » ont deux préoccupations principales : la première étant la création de l’appui, qui permet de garder la voiture parallèle à la piste et améliorer les forces dans un virage, la seconde, la minimisation de la traînée, il s’agit d’une force de résistance de l’air qui agit sur la voiture.

Bien que toujours important dans la conception de voitures de course, l’aérodynamisme est devenu un sujet vraiment sérieux à la fin des années 60, lorsque plusieurs équipes ont commencées à expérimenter différents types d’ailerons. Les ailerons d’une formule 1 fonctionnent exactement selon le même principe que les ailes d’un avion. L’air circule à des vitesses différentes sur les deux côtés de l’aile en parcourant des distances différentes et cela crée une différence de pression, c’est une règle de physique connue sous le nom de Principe de Bernoulli. Lorsque cette pression essaie de s’équilibrer, l’aile essaie de se déplacer en direction de la basse pression. Les avions utilisent leurs ailes afin de créer une portance, les voitures de course utilisent leurs ailerons pour créer une portance négative, mieux connue sous le nom d’appuis. Une voiture de Formule 1 moderne est capable de développer une force dans un virage latérale de 3,5 g (soit trois fois et demie son propre poids) grâce à l’appui aérodynamique.

Les premières expériences avec des ailerons mobiles ont conduit à des accidents spectaculaires et, lors de la saison 1970, des règlements ont été introduits afin de limiter leurs tailles ainsi que leurs emplacements.

Vers le milieu des années 70, les ingénieurs de Lotus ont découvert qu’en concevant habilement la partie inférieure de la voiture, tout le châssis pouvait agir comme une aile géante qui de ce fait aspirait la voiture sur la route. L’exemple ultime de cette réflexion était le Brabham BT46B, conçu par Gordon Murray, qui utilisait un ventilateur de refroidissement pour extraire l’air présent sous la voiture, créant une énorme force d’appui. Cette amélioration a été retirée après seulement une course, des changements de règles ont suivis afin de limiter les avantages par «effets de sol».

Dans les années qui ont suivi, le développement aérodynamique a été plus linéaire, bien que les vitesses toujours croissantes, divers autres facteurs ont conduit les régulateurs du sport à modifier et à resserrer la réglementation.

Les aérodynamiciens d’aujourd’hui ont considérablement moins de libertés que leurs homologues des années antérieures, des règles strictes dictant la hauteur, la largeur et l’emplacement de la carrosserie. Cependant, avec chaque kilogramme d’appui supplémentaire équivalent à plusieurs millisecondes gagnées sur un tour, les équipes investissent beaucoup de temps et d’argent dans des programmes de soufflerie et de dynamique des fluides par ordinateur (le CFD).

Les dispositifs aérodynamiques les plus évidents sur une voiture de Formule 1 actuelle sont les ailerons avant et arrière, qui représentent ensemble environ 60 pourcents de l’appui global (le fond plat est responsable de la majorité du reste). Ces ailerons sont réglés différemment selon les exigences d’appui d’un circuit. Monaco requiert par exemple des profils d’aileron très agressifs pour maximiser l’appui, tandis que sur les circuits à grande vitesse comme Monza, la quantité d’aileron est minimisée afin de réduire la traînée et augmenter la vitesse sur les longues lignes droites.

Chaque surface d’une Formule 1 moderne, de la forme des suspensions à celle du casque du pilote, a ses effets aérodynamiques. L’ingéniosité des ingénieurs permet de temps en temps de trouver une solution aérodynamique innovante et très efficace, très souvent elles sont à la limite du règlement, et d’ailleurs, ces dispositifs sont rapidement interdits la saison suivante, on peut citer par exemple le double diffuseur qui a permis à Brawn GP et Jenson Button d’écraser la concurrence en 2009 . Une innovation inintéressante a néanmoins vu le jour et est restée dans les « standard aérodynamique », l’aileron arrière DRS (Drag Reduction System). Ce dispositif, qui a été introduit en 2011, permet de faciliter les dépassements, cet aileron permet de réduire la traînée et d’augmenter la vitesse en ligne droite, il ne peut être utilisé que sur des parties bien spécifiques d’un circuit.

La Formule 1 s’est modernisé d’année en année grâce notamment à ces hommes de l’ombre que sont les ingénieurs, à qui il faut rendre hommage, car sans eux, ce sport ne serait pas ce qu’il est.

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