La F1 virtuelle, partie 1 : à quoi sert un simulateur ?

Il est loin le temps où l’on bricolait une monoplace championne du monde dans un hangar. Après avoir été bouleversée par la CAO (conception assistée par ordinateur) au début des années 1980, la Formule 1 vit aujourd’hui une deuxième révolution numérique. Sous la pression de la FIA, qui n’a cessé de réduire les essais privés et limiter l’utilisation des souffleries, les écuries ont dû créer de nouveaux outils de travail exploitant les possibilités de la simulation informatique. D’abord rudimentaires, les technologies du simulateur et de la CFD (pour l’acronyme anglais “Computational Fluid Dynamics” ou mécanique des fluides numérique) sont aujourd’hui devenues efficaces, et même essentielles, grâce aux progrès des ordinateurs.

On présente souvent le simulateur comme un jeu vidéo sophistiqué, avec des centaines de variables possibles, ce qui est un tantinet réducteur : “C’est beaucoup, beaucoup plus avancé qu’un jeu de console, nuance Nico Rosberg, notamment à cause du retour d’informations (sous-virage, survirage, les images qui défilent à l’écran), qui donne une impression de réalisme. La corrélation entre le réel et le virtuel est impressionnante. En début d’année, avant les tests de Jérez avec la W04, les ingénieurs ont rentré dans la machine les nouvelles données de suspensions, les nouveaux chiffres de l’aérodynamique, et j’ai immédiatement senti que je pilotais la nouvelle voiture !”

De fait, un simulateur se compose d’un cockpit entouré d’écrans, qui diffusent – à 180 degrés et en 3D – ce qu’un pilote voit depuis la monoplace (y compris dans ses rétroviseurs), c’est-à-dire non seulement la piste, mais aussi le paysage environnant, avec la possibilité – chez Ferrari du moins – de paramétrer la position du soleil (et donc les zones d’ombres en essais, en course), la température de l’air et de la piste, la direction du vent, etc. Le cockpit, identique en tout point à celui du châssis utilisé en Grand Prix, est monté sur des vérins pneumatiques qui reproduisent les mouvements de la caisse, les vibrations, bref tout ce qu’un pilote peut ressentir au volant. C’est d’ailleurs pour cela que le pilote porte un casque et est sanglé dans le simulateur.

“Je porte un casque et je suis attaché pour éviter le danger, précise Rosberg. La première fois que je suis monté dans la machine, l’équipe m’a dit : ‘Ne t’inquiète pas, tu peux garder tes mains sur le volant [en cas de sortie de piste], il ne va rien t’arriver.’ Mais je me rappelle d’une histoire que m’a racontée Mika [Häkkinen], qui avait failli se casser le pouce dans un simulateur à cause du retour de force du volant. Je tiens le volant, mais légèrement, et en cas de mouvement, je le lâche.”

Schématiquement, un simulateur combine trois paramètres : le circuit virtuel, la monoplace virtuelle et le pilote réel. “La simulation confronte le modèle virtuel représentant le circuit et le modèle reproduisant la voiture, explique notre consultant Jacky Eeckelaert. Créer un circuit virtuel est assez compliqué car les écuries ont besoin de quelque chose de plus précis qu’un simple plan du tracé. Elles font donc appel à une société spécialisée, qui va scanner le circuit en prenant des photos depuis un hélicoptère avec un laser. Avec ces données, les ingénieurs disposent d’infos sur les vibreurs, les bosses. Ils possèdent aussi des renseignements sur la granulométrie, car Pirelli se rend sur les circuits pour prendre des empreintes du bitume en entrée, en milieu et en sortie de virage. Avec tout ça, on obtient un fichier informatique du circuit – énorme bien entendu !”

“Quant au modèle numérique simulant la voiture, poursuit Eeckelaert, il comprend la suspension, l’aéro, les pneumatiques… On commence par faire rouler la voiture virtuelle sur ce modèle mathématique, pour calculer quels sont les bons rapports de boîte, la charge aéro optimale, les meilleurs réglages de suspension. Dans cette première simulation, réalisée sur ordinateur, les ingénieurs optimisent chacun de ces paramètres petit à petit et, grâce à ces données, ils ne peuvent pas se tromper sur la bonne hauteur de caisse ou les bons réglages moteur. Ensuite, ils reconfrontent cette mise au point affinée avec le modèle circuit, mais en remplaçant le pilote numérique par un pilote réel sur un simulateur. Car en simulation, le plus difficile à modéliser, c’est l’humain ! On arrive à reproduire correctement le circuit et la voiture, mais pas vraiment l’homme.”

“Dans les ordinateurs, le pilote numérique réagit sans temps de réaction, ce qui fait qu’on aboutit toujours à un set-up inconduisible, à des réglages très éloignés de ce qu’il faut dans la réalité. L’ordinateur va toujours passer, alors qu’un pilote peut sortir de la piste à cause de ses réactions plus lentes. Un pilote virtuel, c’est basique : en entrée, on a les yeux, les sensations et en sortie une pression sur l’accélérateur et des mouvements de volant. Or un humain, ce n’est pas un robot, c’est plus compliqué ! Il faut tenir compte de son mental, de sa réactivité, etc. C’est pour cela qu’on se sert du simulateur. On dégrossit les réglages avec la première simulation, mais pour les optimiser, on doit passer à un simulateur avec pilote réel. C’est un peu comme pour la CFD : il faut compléter le modèle théorique par une approche expérimentale”, conclut pragmatiquement Eeckelaert.

Bienvenue dans la F1 virtuelle !

Cliquez ici pour découvrir en images les simulateurs des différentes écuries.

Retrouvez plus d’articles sur F1i