Pourquoi des étincelles sortent-elles des voitures de F1 ?

Les voitures de F1 génèrent des étincelles à cause des patins en titane intégrés dans la « planche de conformité » située sous le véhicule. À grande vitesse, l’appui aérodynamique pousse la voiture vers la piste, ce qui provoque un contact entre les patins et la surface. Ce contact engendre une friction, surtout sur les circuits avec des vibreurs irréguliers ou des bosses, ce qui produit des étincelles visibles lorsque le titane racle le sol.

Il est important de noter que les patins en titane ont été réintroduits délibérément en 2015 pour des raisons esthétiques. Les étincelles avaient quasiment disparu à cause des changements de conception dans les années 1990, mais la FIA a décidé de rendre l’utilisation du titane obligatoire pour les ramener. Comme l’a expliqué l’ancien directeur de course de la FIA, Charlie Whiting, à l’époque : « Nous tenions à les réintroduire car le rendu est spectaculaire, surtout en nocturne. »

Pourquoi les voitures de F1 produisent-elles des étincelles ? 

À mesure que les voitures de F1 atteignent des vitesses incroyables, l’appui aérodynamique augmente proportionnellement, forçant le véhicule à se rapprocher de la surface de la piste. Lorsque l’appui devient suffisamment important, il fait que le dessous de la voiture se compresse contre le circuit, un phénomène connu sous le nom de « talonnage ». C’est à ce moment-là, lorsque le plancher de la voiture frôle l’asphalte, que les patins en titane entrent en contact, provoquant un éblouissant feu d’artifice d’étincelles qui suit la voiture lancée à toute vitesse.

Les patins en titane étaient déjà utilisés dans les années 80 et 90. Pour distraire les pilotes derrière lui, Nigel Mansell avait l’habitude de chercher les bosses sur la piste pour générer des étincelles. Les patins en titane ont été réintroduits en 2015 pour des raisons de sécurité (le titane est plus léger que le tungstène) et pour améliorer le spectacle. 

La faible hauteur de caisse et la suspension rigide des voitures de F1 modernes contribuent également à la production d’étincelles. Comme l’a noté Andrew Shovlin, ingénieur en chef de Mercedes AMG F1 : « Les voitures roulent très près du sol, et la suspension rigide fait qu’au moindre relief de la piste la voiture peut toucher le sol, produisant ainsi des étincelles. »

Charlie Whiting a également précisé : « La planche est une longue pièce en bois, les patins sont des morceaux de métal intégrés à la planche. Les patins étaient auparavant fabriqués dans un métal lourd, très résistant à l’usure, et on les plaçait aux endroits de la planche où l’on mesure l’épaisseur. Les planches doivent commencer avec une épaisseur nominale de 10 mm et ne peuvent pas descendre en dessous de 9 mm. Cependant, nous ne les mesurons que dans certaines zones précises de la planche. Donc, ils positionnent les patins autour de ces zones.

« Ce métal est extrêmement lourd et lorsque des fragments s’en détachent, ils peuvent être très dangereux. Nous avons vu deux crevaisons à Spa causées par des morceaux de métal restés sur un vibreur qui ont endommagé les pneus. Dans le pire des cas, ils pourraient se détacher et heurter quelqu’un.

« L’utilisation du titane a trois avantages : premièrement, c’est plus sûr, car s’ils se détachent, ils ne pèsent qu’environ un tiers du poids des patins utilisés précédemment.

« Deuxièmement, le titane s’use environ 2 à 2,5 fois plus rapidement que le métal actuellement utilisé. Ainsi, les voitures devront être réglées un peu plus haut pour gérer l’usure, et les équipes ne pourront plus autant les faire racler le sol comme auparavant.

« Troisièmement, cela génère beaucoup plus d’étincelles, ce que certains trouvent visuellement plus spectaculaire. »

Les patins en titane sont montés sur la structure arrière de protection contre les chocs, positionnés derrière la boîte de vitesses. L’ancien directeur d’équipe Ferrari, Mattia Binotto, a précisé à ce sujet : « Les patins sont placés stratégiquement pour protéger le plancher et le diffuseur de la voiture, tout en créant les étincelles qui sont devenues emblématiques de la F1 moderne. »

Patins en titane et Règlement Technique de la FIA

Les patins sont définis dans le Règlement Technique de la FIA…

3.7.11 Patins

La surface inférieure de la planche peut être munie de patins en métal encastrés qui :

a) Ne peuvent être installés qu’en remplacement du matériau de la planche.

b) Ont une surface totale ne dépassant pas 20 000 mm² lorsqu’on les observe depuis directement sous la voiture.

c) N’excèdent pas individuellement 4 000 mm² de surface lorsqu’on les observe depuis directement sous la voiture.

d) Sont installés de manière à ce que l’intégralité de leur surface inférieure soit visible depuis directement sous la voiture.

e) Doivent avoir une épaisseur de section transversale minimale de 15 mm sur leurs limites extérieures en vue de dessus. L’épaisseur minimale entre un trou de fixation interne et les limites extérieures du patin doit être d’au moins 7,5 mm.

f) Doivent avoir une surface supérieure situant à maximum 3 mm en dessous du plan de référence.

g) Doivent être conçus de manière à être fixés à la voiture à l’aide des attaches décrites dans l’Article 3.7.12, et de sorte que, vus depuis directement sous la voiture, aucune partie du patin ne soit située à plus de 50 mm de l’axe central d’une fixation traversant ce patin.

h) Doivent être fabriqués en alliage de titane.

Traduit à partir de l’article anglais “Why Do Sparks Come Out Of F1 Cars?“