Qu’est-ce que la garde au sol en F1 ?

En Formule 1, la garde au sol est la distance entre le plancher de la voiture et la surface de la piste. Cette mesure en apparence simple joue un rôle crucial dans les performances de la voiture, influençant à la fois son efficacité aérodynamique et son adhérence mécanique. Une garde au sol réduite abaisse le centre de gravité de la voiture, améliorant la stabilité, la vitesse en virage et la réponse au freinage. À l’inverse, une garde au sol plus élevée offre davantage de débattement, ce qui est essentiel sur des circuits irréguliers comme Monaco.

Les voitures modernes de F1 s’appuient profondément sur l’appui aérodynamique pour maintenir des vitesses élevées dans les virages. Le plancher génère un effet de sol en canalisant l’air afin de produire un appui significatif. Toutefois, cet effet est extrêmement sensible à la garde au sol. Une garde au sol réduite accroît l’appui, tandis qu’une garde plus haute diminue l’adhérence aérodynamique.

La garde au sol influence aussi l’adhérence mécanique de la voiture :

• Garde au sol réduite :
  • Réduit le centre de gravité, améliorant la stabilité et minimisant le roulis.
  • Améliore l’adhérence grâce à une augmentation de l’appui.
• Garde au sol élevée :
  • Augmente le débattement de suspension, permettant une meilleure absorption des bosses.
  • Réduit l’appui global, ce qui diminue l’adhérence mécanique.

Les équipes de F1 doivent trouver le bon compromis en réglant la garde au sol. Trop basse, et la voiture risque de frotter le sol, ce qui nuit aux performances et peut entraîner des dommages. Trop haute, et elle perd un appui aérodynamique précieux ainsi que de l’adhérence.

En cas de pluie, les équipes relèvent la garde au sol pour éviter l’aquaplaning. Cela permet à l’eau de s’écouler sous le plancher sans créer une couche d’eau flottante sous la voiture.

La différence de garde au sol entre l’avant et l’arrière s’appelle l’angle de rake :

• Rake positif : Une garde au sol plus élevée à l’arrière déplace le poids vers l’avant, améliorant la stabilité au freinage et dans les virages.
• Garde au sol égale avant/arrière : Répartition du poids équilibrée.
• Rake négatif : Une garde plus haute à l’avant n’est généralement pas utilisée en course.

Optimiser la garde au sol en Formule 1 consiste à trouver le juste équilibre entre appui aérodynamique, adhérence mécanique et débattement de suspension. Les équipes ajustent avec précision ce paramètre pour maximiser les performances selon les conditions de piste et la stratégie de course. Comprendre et maîtriser la garde au sol est essentiel pour concevoir une voiture capable de gagner des championnats.

Explication de la garde au sol en Formule 1

Lorsqu’une voiture de course subit une importante force d’appui, la garde au sol varie constamment. En accélérant, les forces aérodynamiques appliquées forcent la voiture vers le bas.

Par conséquent, la garde au sol réelle est déterminée par les forces aérodynamiques agissant à chaque instant. En résumé, la garde au sol idéale dépend de la vitesse du véhicule. Le défi pour l’ingénieur est donc de fixer une garde la plus proche possible de l’idéale dans toutes les conditions.

La garde au sol statique peut être modifiée en allongeant les tiges de suspension à l’aide d’entretoises ou de cales. Normalement, les tiges de suspension sont étendues par incréments d’un demi-millimètre. Une F1 typique présente une garde au sol statique avant de 30 à 35 mm et arrière de 75 à 80 mm.

La garde au sol dynamique, quant à elle, dépend de la raideur des ressorts de suspension (plus ils sont rigides, plus ils résistent à l’appui) et de la pression des pneus, qui les rend plus rigides. Des ressorts plus rigides et une pression plus élevée génèrent donc une garde au sol dynamique plus importante.

Cependant, rouler au plus près du sol n’est pas forcément idéal pour l’ensemble de la voiture. L’avant doit être aussi bas que possible, tandis que l’arrière est généralement plus haut. Cela améliore l’aérodynamisme du soubassement. La différence entre les hauteurs avant et arrière est appelée « rake ». Une configuration avec rake positif est idéale.

Aspects techniques de la garde au sol en F1

Les aspects techniques de la garde au sol en F1 impliquent des interactions complexes entre aérodynamisme, adhérence mécanique et débattement de suspension. Voici un aperçu de ces éléments :

Effet de sol

• L’effet de sol maximise l’appui en canalisant l’air sous la voiture.
• Une garde au sol abaissée renforce cet effet en créant un joint plus étroit entre le plancher et la piste, accélérant le flux d’air et générant un fort appui.
• Cependant, cet effet est très sensible aux variations de hauteur. Une augmentation mineure de la garde peut grandement réduire l’appui, entraînant une perte d’adhérence.

Aérodynamique

• Génération d’appui :
  • Le plancher et le diffuseur sont conçus pour maximiser l’appui avec une garde basse.
  • Si la voiture touche le sol, le flux d’air devient turbulent, réduisant l’appui et la stabilité.
• Réduction de la traînée :
  • Une garde basse limite la traînée aérodynamique, améliorant la vitesse en ligne droite.
  • Une garde élevée augmente la traînée en raison d’un flux d’air sous la voiture moins efficace.

Adhérence mécanique

• Systèmes de suspension :
  • Les suspensions à poussoir ou tirant aident à maintenir l’adhérence en gardant les pneus en contact avec la piste.
  • Des systèmes hydrauliques stabilisent la voiture et empêchent un roulis excessif.
• Répartition du poids :
  • Réduire la garde au sol abaisse le centre de gravité, améliorant les vitesses en virage et la stabilité au freinage.
  • Un rake positif (arrière plus haut) transfère le poids vers l’avant, favorisant l’adhérence des roues avant.

Effet marsouinage (porpoising)

• Le marsouinage désigne l’oscillation violente due aux variations d’appui aérodynamique.
• Avec une garde trop basse, le flux d’air est perturbé, causant une perte d’appui brutale et faisant « rebondir » la voiture.
• Les équipes ajustent soigneusement la garde et la raideur de suspension pour le prévenir.

Débattement de suspension

• La garde au sol influence directement le débattement disponible.
• Une garde trop basse peut faire talonner la suspension, nuisant à l’absorption des bosses et à l’adhérence des pneus.
• Les ingénieurs équilibrent garde au sol et raideur des ressorts pour assurer un débattement suffisant et des performances aérodynamiques.

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Traduit à partir de l’article anglais “What Is Ride Height In F1?“