Comment régler une voiture de Formule 1 ?

Régler une voiture de Formule 1 est un processus complexe qui nécessite une compréhension approfondie de l’aérodynamique, de la mécanique et de l’électronique. Chaque aspect de la voiture, de la suspension aux pneus, doit être ajusté avec précision pour maximiser les performances sur la piste.

Dans cet article, nous allons explorer les éléments clés du réglage d’une voiture de Formule 1 et les étapes que les équipes suivent pour s’assurer que leurs véhicules sont dans un état optimal pour chaque course.

Comment régler une voiture de Formule 1 ?

Que signifie « réglage de la voiture » ?

Trouver le réglage parfait pour une voiture de Formule 1 est une tâche presque impossible. Les voitures sont constituées de milliers de composants interconnectés, dont un petit nombre peut être ajusté et modifié pour chaque course. Pourtant, chaque modification a des répercussions sur l’ensemble de la voiture. Le « réglage de la voiture » fait donc référence au compromis optimal entre tous les éléments différents du véhicule ; l’harmonie étant l’objectif insaisissable des ingénieurs.

Les réglages varient d’un circuit à l’autre car chaque piste a ses propres caractéristiques, présentant un défi unique pour les pneus et l’aérodynamique. Le style de conduite unique de chaque pilote joue également un rôle important, que les ingénieurs doivent prendre en compte, et aucun réglage n’est identique d’un pilote à l’autre. Si le bon compromis est trouvé, le pilote ressentira la confiance nécessaire pour exploiter pleinement les performances de la voiture.

Du côté aérodynamique, le niveau de l’aileron arrière et l’angle de l’aileron avant peuvent être ajustés, tout comme la hauteur de caisse avant et arrière peut être modifiée pour influencer le comportement aérodynamique. Les réglages de la suspension comme le carrossage, les angles de pincement, la rigidité, et la performance des roues arrière peuvent aussi être ajustés, tout comme la répartition des masses — décalée vers l’avant ou l’arrière dans les limites permises par la FIA. Certains réglages, tels que le différentiel, la répartition du freinage, et les freins arrière, peuvent même être ajustés par le pilote via le volant pendant qu’il est en piste.

Il est rare que des pilotes utilisent des réglages identiques, ce n’est généralement le cas que si l’un d’eux a eu peu de roulage ou rencontre des problèmes d’équilibre. Les paramètres plus importants comme les niveaux d’aileron et les hauteurs de caisse seront très similaires, mais les détails plus fins liés à l’aéro et l’équilibre mécanique peuvent différer considérablement en fonction des styles de conduite.

Quelles préparations les équipes F1 effectuent-elles avant un week-end de course ?

Des centaines d’heures de travail sont consacrées à la préparation des réglages avant chaque week-end de grand prix, l’objectif étant d’amener la voiture sur la piste dans une forme optimale. Une grande partie du travail préalable consiste à exécuter des simulations, à la fois sur simulateur Drive-in-the-Loop (DiL) et en simulation informatique, afin de tester et analyser différentes configurations. Grâce à une simulation efficace, l’équipe peut débuter le vendredi en se concentrant sur les ajustements pour les qualifications et la course, en prenant en compte la température de la piste, la direction du vent et l’état des pneus.

Des milliers de tours sont effectués dans le monde virtuel sur des simulateurs ultra-modernes, utilisant des cartes de piste 3D scannées au lidar et des modèles virtuels détaillés de la voiture. Les pilotes de simulateur essaient diverses options de réglage et poursuivent le programme pendant le vendredi du week-end de course, travaillant parfois toute la nuit pour réagir et approfondir les enseignements tirés de la piste.

En amont du week-end, les ingénieurs exécutent également des simulations informatiques hors ligne, en utilisant un fichier de trajectoire de course généré via le simulateur DiL. Les ingénieurs peuvent accomplir des milliers de tours virtuels par jour grâce à cette méthode, car les tours peuvent être réalisés en parallèle et à vitesse accélérée, contrairement au DiL qui doit fonctionner en temps réel.

Les simulations informatiques produisent des milliers de gigaoctets de données, incluant des informations cruciales comme les pressions des pneus, et ces données sont traduites en graphiques et courbes utiles pour comprendre les bons niveaux d’aileron, les hauteurs de caisse et d’autres paramètres dans divers réglages et conditions. Cette puissance de calcul phénoménale permet aux ingénieurs de comparer les modifications côte à côte, pour maîtriser la réaction de la voiture aux plus petits ajustements.

Bien sûr, ces simulations ne sont jamais précises à 100 %, et leur qualité dépend des données disponibles et de la fidélité du modèle à représenter la physique de la voiture et des pneus. Mais dans un monde où les essais sur piste sont limités, ces outils sont essentiels pour effectuer la première étape de la configuration : déterminer une direction pour attaquer le week-end.

De plus, un mauvais réglage des composants de suspension peut entraîner une usure accrue des pneus, ce qui est un facteur critique à surveiller lors des courses longues.

Comment évolue le réglage de la voiture au cours d’un week-end de course ?

Une fois que les ingénieurs savent quel réglage de base sera utilisé pour les essais libres du vendredi, il revient aux mécaniciens et ingénieurs de s’assurer que chaque voiture prenne la piste avec les bons réglages et composants. Les séances du vendredi sont cruciales pour déterminer la direction à suivre pour les qualifications et la course. Il s’agit donc de maximiser le temps de piste et les conditions.

Les ingénieurs peuvent changer autant de paramètres qu’ils le souhaitent sur la voiture, mais plus ils font de modifications, plus il devient difficile de comprendre les effets de chaque changement sur les performances, surtout pendant les séances en direct. En général, chaque changement vise à résoudre un problème avec une solution, mais parfois plusieurs ajustements sont requis.

C’est entre les séances que les ajustements majeurs sont apportés, comme la modification de l’appui aérodynamique pour optimiser la vitesse en ligne droite ou adapter la voiture à la température et aux conditions de la piste en évolution. En règle générale, entre cinq et dix paramètres sont modifiés entre les séances, selon les progrès réalisés.

La semaine précédant le week-end de course, le groupe d’ingénierie course planifie les programmes de roulage pour chaque séance. Comme les essais de pré-saison, les programmes incluent un calendrier détaillé avec le nombre de tours à parcourir et les objectifs de chacun.

D’autres départements influencent parfois le programme en fournissant des éléments prioritaires comme des nouvelles pièces à tester ou des données spécifiques à recueillir. Le groupe d’ingénierie établit alors les priorités et intègre autant d’éléments que possible dans chaque séance. Le DiL et les simulations informatiques indiquent également des zones importantes à inclure dans les plans.

Chaque tour d’essai génère entre 60 et 100 Mo de données, selon le nombre de capteurs embarqués, et ces chiffres sont multipliés par quatre en post-traitement. Les équipes reçoivent la télémétrie en temps réel en seulement 10 millisecondes pour les ingénieurs au garage, et 30 ms pour les usines lors des courses européennes.

Une fois les tours complétés, le transfert de toutes les données prend 20 secondes par tour pour être disponible au garage et à l’usine. Toutes ces données sont analysées sur la piste et en usine pour comprendre les points forts et faibles de la voiture. Les éléments comme la température des pneus, leur usure, la pression, et le comportement général de la voiture sont également surveillés pour s’assurer que la voiture se trouve dans une fenêtre de performance optimale.

À la fin de chaque journée, les équipes sur la piste et à l’usine se réunissent pour débriefer. Les ingénieurs et les pilotes partagent leurs retours et observations pour affiner la direction des réglages ou envisager une nouvelle voie. La configuration de la voiture diffère généralement entre les qualifications et la course. En qualification, la priorité est une voiture plus réactive, donc on ajoute de l’avant, au détriment de l’usure des pneus arrière. Mais en course, un peu plus de sous-virage est recherché pour préserver les pneus arrière, qui s’usent le plus rapidement.

Équilibrer la vitesse en ligne droite et les performances en virage

L’un des aspects les plus cruciaux du réglage d’une voiture de F1 est de trouver le bon équilibre entre la vitesse en ligne droite et les performances en virage. L’aileron arrière joue un rôle majeur car il influence directement la traînée et l’appui aérodynamique généré. Un angle plus élevé d’aileron produit davantage d’appui — essentiel pour les performances en virage — mais engendrera aussi plus de traînée, réduisant la vitesse de pointe.

Sur des circuits avec de longues lignes droites, comme Monza ou Spa-Francorchamps, les équipes choisissent souvent un réglage avec moins d’appui pour maximiser la vitesse en ligne droite. Cela signifie utiliser un angle d’aileron arrière moins important, réduisant la traînée et permettant une plus grande vitesse de pointe. Cependant, le compromis est une performance réduite en virage, avec moins d’adhérence dans les turns.

À l’inverse, sur des circuits avec de nombreux virages rapides, comme Silverstone ou Suzuka, les équipes privilégient l’appui pour de meilleures performances en virage. Cela signifie utiliser un angle plus élevé d’aileron arrière, générant plus d’appui et permettant de passer les virages à une vitesse plus importante. Mais cela crée aussi plus de traînée, limitant la vitesse en ligne droite.

Trouver le bon équilibre est un processus délicat nécessitant beaucoup de tests et d’analyses de données. Les équipes utilisent des simulations informatiques et des essais en soufflerie pour évaluer différentes configurations d’aileron arrière afin de déterminer le meilleur réglage pour chaque circuit. L’objectif final est un compromis permettant une bonne performance en ligne droite tout en gardant suffisamment d’adhérence pour bien négocier les virages.

Le rôle du pilote dans le réglage de la voiture

Alors que les ingénieurs et mécaniciens travaillent sans relâche à optimiser les réglages, le pilote joue un rôle crucial dans ce processus. C’est lui qui conduit la voiture en piste, et ses retours sont essentiels pour ajuster les réglages selon son style de conduite et les spécificités de chaque circuit.

Lors des séances d’essais, les pilotes multiplient les tours pour tester différentes configurations et fournir des retours détaillés à leurs ingénieurs. Ils rapportent leur ressenti sur le comportement de la voiture, tels que l’équilibre entre survirage et sous-virage, l’efficacité des freins, et l’adhérence des pneus. Ce retour d’information permet aux ingénieurs de comprendre les performances de la voiture et d’identifier les changements nécessaires.

Chaque pilote a un style de conduite unique, influençant fortement le réglage optimal. Certains préfèrent une voiture avec plus d’adhérence à l’avant pour entrer plus rapidement en virage, tandis que d’autres privilégient un arrière plus stable pour une meilleure traction en sortie de virage. Les préférences du pilote doivent être prises en compte, car une voiture inadaptée à son style peut nuire à ses performances.

Des pilotes expérimentés comme le septuple champion du monde Lewis Hamilton possèdent une compréhension approfondie de l’influence des réglages sur le comportement de la voiture, et peuvent fournir des retours précis à leurs ingénieurs. Ce niveau d’expertise est crucial pour optimiser les performances et trouver ce fameux « point idéal » qui permet à la voiture de donner le meilleur d’elle-même.

En plus des retours fournis, les pilotes doivent aussi adapter leur style de pilotage aux réglages et aux défis spécifiques de chaque piste. Cela peut nécessiter un ajustement des points de freinage, des mouvements de volant ou de l’utilisation de l’accélérateur pour optimiser les performances. Cette faculté d’adaptation distingue les grands pilotes des bons pilotes.

Certaines parties de cet article ont été fournies par un communiqué de presse de Mercedes.

Traduit à partir de l’article anglais “How Do You Set Up a Formula One Car?“