F1 2013 : comment construit-on une monoplace ? Deuxième partie : l'aérodynamique

Les mois d'hiver, une course très particulière se dispute, loin des circuits, dans les ateliers des équipes de Formule 1. Concevoir et fabriquer un châssis s'apparente en effet à une course contre la montre. Cette entreprise complexe et longue demande de six à dix mois de travail, depuis les premiers coups de crayons sur les planches à dessin jusqu'à ce que la monoplace effectue ses premiers tours de piste.

Après avoir défini la répartition optimale des masses et les contraintes dynamiques de la monoplace, les aérodynamiciens définissent le concept général de la voiture. Chez Red Bull, par exemple, c'est Peter Prodromou qui a dessiné les formes de la carrosserie de la future RB9, en étroite collaboration avec Adrian Newey, qu'il avait connu chez McLaren. En sculptant les courbes des monoplaces 2013, les aérodynamiciens ont surtout cherché à peaufiner les acquis de 2012, puisque le règlement n'évolue quasiment pas. 2013 est une année de transition, avant le retour des moteurs turbo en 2014.

Plusieurs changements ont toutefois dus être analysés en soufflerie. Tout d'abord, l'interdiction d'installer un conduit visant à canaliser de l'air à l'intérieur de la zone centrale de l'aileron avant, dont le profil est standardisé. Le but est d'interdire les double DRS type Mercedes. Ensuite, la possibilité de cacher la cassure du nez à l'aide d'un cache facultatif en carbone pourra amener certains ingénieurs à redessiner le museau de leur voiture. Ceux-ci devront sans doute également revoir le dessin de l'aileron avant, puisque des tests de flexibilité plus contraignants sont désormais en vigueur afin de limiter leur supposée déformation sur certaines monoplaces.

En revanche, le règlement n'impose aucune restriction supplémentaire au niveau des échappements : les sorties à effet Coanda restent donc autorisés, tandis que et les règles sur les cartographies moteurs restent inchangées.

Pour élaborer le concept aérodynamique global de la monoplace, deux outils sont utilisés. Le plus connu est la soufflerie, où sont testées des maquettes, afin de trouver les formes plus performantes. C'est paradoxalement la modeste écurie Sauber qui possède le tunnel le plus moderne, même si ses concurrentes remettent régulièrement à jour leur soufflerie. Construite par la société allemande TLT-Turbo pour 55 millions de dollars et achevée en 2003, la soufflerie d'Hinwill est capable de faire tourner des maquettes à 60 %, en exploitant, comme celui de McLaren et de Red Bull, la technologie des murs à géométrie variable, qui permet d'utiliser une maquette de plus grande taille qu'avec des murs droits et fixes (un outil qui sera installé dans la soufflerie de Maranello, actuellement en cours de rénovation) .

Le deuxième outil est moins connu, mais il a pris une importance croissante au fil des années et des restrictions réglementaires encadrant l'exploitation des souffleries. La CFD (pour "Computer Fluid Dynamics") ou dynamique des fluides est un outil informatique simulant l'écoulement de l'air selon des modèles mathématiques. Concrètement, avant de fabriquer de coûteuses maquettes et de les passer dans le tunnel, les aérodynamiciens affinent les formes de la carrosserie en utilisant cette "soufflerie virtuelle".

En moyenne, le département aéro représente 40 % du budget compétition d'une écurie (soit environ 40 millions de dollars) et occupe une soixantaine de personnes : aérodynamiciens, maquettistes, ingénieurs en informatique, technicien de maintenance, etc. Bien entendu, certaines zones du châssis sont plus travaillées que d'autres : l'aileron avant et l'espace situé en dessous des jambes du pilote, les orifices de refroidissement, le fond plat et le diffuseur, notamment. "Il est difficile d'identifier avec précision l'appui procuré par chaque secteur de la monoplace, explique Adrian Newey. Néanmoins, il n'est pas faux d'indiquer que le diffuseur génère 40 % de la charge totale, tandis que l'aileron avant en procure 25 % (10 % seulement lorsque la voiture est déventée), et l'aileron arrière 35 %."

Une fois que les départements de la dynamique (train roulants, répartition des masses) et de l'aérodynamique ont chacun défini leurs spécifications, celles-ci sont regroupées et fondues dans un document unique – qui établit la carte d'identité de la voiture - par le directeur technique, le designer en chef et le responsable aéro. Chez Red Bull, ce sont Adrian Newey, Rob Marshall et Peter Prodromou qui rédigent ce document exhaustif, qui reprend tous les composants de la voiture et les adapte au concept aérodynamique général, qui est le facteur de performance principal en F1.

Sur cette base, et en collaboration avec les autres services (électronique, hydraulique…), le département aéro optimise le package et effectue les derniers arbitrages (finesse aéro / bon refroidissement, rigidité / légèreté, etc.). La domination de Red Bull et le fait qu'Adrian Newey soit aérodynamicien de formation sont intimement liés. “Vu la standardisation des pneus et du moteur, la différence se fait surtout dans le domaine aéro, confirme Jacky Eeckelaert, notre consultant. Et là, l'équation est simple : la performance est proportionnelle aux nombres d'heures passées en soufflerie.”