INGENIEURS-PILOTES

Ducarouge-Lafitte

 PILOTES INGÉNIEURS, la collaboration entre le pilote et ses ingénieurs.

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EFFORT COLLECTIF

Pilote et ingénieur additionnent leurs compétences pour produire une performance minutieusement construite.

“Après avoir réalisé notre tour rapide, on décrit aux ingénieurs le genre de problèmes que nous avons rencontré en piste.

Par exemple :

Je manque de stabilité dans les virages moyens

Dans les virages 4 et 7, le train arrière n’est pas assez stable.

Dès que je commence à braquer sur les gros freinages, je bloque le train avant

Dans les épingles, quand je ré accélère, je manque de motricité, j’ai besoin de plus de grip à l’arrière

La voiture n’est pas assez réactive dans les changements de direction’, etc.

Il faut être très précis dans les retours techniques, on ne peut pas se contenter de dire : Ma voiture est un peu survireuse là et là.

Ce n’est plus le pilote seul qui trouve la solution technique, ce sont les ingénieurs qui décident de changer les réglages… Eux possèdent une vision d’ensemble, car dès qu’on touche à un paramètre, cela influence tout le reste.”

Gordon Murray

MAIS AU PILOTE LE DERNIER MOT

Véritable trait d’union entre le pilote et sa machine, l’ingénieur de piste met au point châssis et moteur “sur mesure” pour son pilote. Dans cette collaboration, chacun joue sa partition sans empiéter sur les compétences de l’autre :

"Je décris le comportement de la voiture et d’indiquer ce que je veux qu’elle fasse. À l’ingénieur d’interpréter ce que je dis et d’effectuer les changements appropriés sur la voiture".

"En pratique, les réglages de base sont définis à partir des simulations et en fonction des données de l’année précédente. Ils sont ensuite affinés au fil du week-end de course. Lors du débriefing de fin de journée, mes ingénieurs m’indiquent les changements auxquels ils souhaitent procéder, et on en discute".

Plusieurs ingénieurs épaulent le pilote.

L'ingénieur "Performance", qui décortique le comportement du châssis, l’ingénieur de piste est plutôt un coordinateur qui gère le pilote, la voiture, les mécaniciens et les autres ingénieurs :

"L’ingénieur « Contrôle » est en charge de toutes les ʻmaps’ de frein, de différentiel, de départ".

"On a aussi un ingénieur pour le moteur, pour les pneus, etc. C’est l’ingénieur de piste qui réalise la synthèse.”

“La mise au point est souvent répartie sur les deux voitures. Par exemple, un pilote va se charger des essais de suspension, alors que l’autre va tester les réglages aérodynamiques. À la fin de la journée, on met tout ensemble pour obtenir le meilleur setup.”

Malgré ce travail de mise au point méticuleux, il est rare que le comportement soit irréprochable aux yeux de celui qui la pilote :

Reste que sans une bonne mise au point, un châssis en théorie performant ne délivrera pas son potentiel sur la piste… et restera toujours mal en point.

Villeneuve-Forghieri

La mise au point, l’équilibre

“La voiture est inconduisible. Il y a trop de sous-virage en milieu de virage lent, mais je ne peux pas ajouter d’aileron avant parce que, sinon, elle deviendra nerveuse dans les courbes rapides. Et en entrée de virage, elle est instable. Mauvais équilibre.”

Le manque d’équilibre en virage prive le pilote de confiance et, ce faisant, l’empêche de tirer la quintessence de sa machine. Une façon d’atténuer le problème est de modifier l’équilibre mécanique en changeant la géométrie de la barre antiroulis. Mais on peut aussi jouer sur la répartition de la charge aérodynamique entre l’avant et l’arrière…

Bref, les paramètres sur lesquels jouer ne manquent pas pour atteindre le fameux “équilibre”.

Tous les pilotes cherchent une voiture équilibrée, dont le comportement est prévisible. Ce que l’on appelle la “balance” ou l’“équilibre” concerne la répartition de l’adhérence entre le train avant et le train arrière.

Il y a deux axes de travail selon le type de virage.

Dans les virages rapides, on joue surtout sur l’aérodynamique.

Dans les virages lents, l’aéro n’est pas aussi primordiale, son impact est moins déterminant. On travaille alors plutôt sur les suspensions, les barres antiroulis, la chasse, etc.

La “balance aéro” de la voiture,

Trop de charge à l’avant provoque du survirage (le train arrière glisse), alors qu’un excès d’appui à l’arrière engendre du sous-virage (le train avant perd de l’adhérence et glisse).

En modifiant l’angle d’incidence des ailerons avant et arrière, on modifie sa balance aéro ou, autrement dit, le “centre de pression” de la voiture.

Les besoins de la voiture en adhérence (mécanique et aérodynamique) diffèrent selon le type de virage (lent, moyen, rapide) et varient également selon la portion du virage (entrée, milieu et sortie). Il faut donc toujours accepter un compromis en gardant en tête l’efficacité globale sur un tour :

La liste des paramètres à la disposition des pilotes pour régler leur voiture :

- inclinaison des ailerons,

- dureté de la barre antiroulis,

- blocage du différentiel,

- pression des pneumatiques,

- degré de carrossage,

- hauteur de la caisse,

- angle de l’assiette…

 

AILERONS

Commençons par l’inclinaison des ailerons avant et arrière, qui s’opère à deux niveaux.

Tout d’abord, les écuries développent au minimum trois types d’aileron selon la charge aérodynamique requise par le circuit : faible appui (comme à Monza), moyen appui et fort appui (comme à Monaco ou Budapest).

Ensuite, sur chacun de ces types d’aileron, la charge peut être modulée en jouant sur l’angle d’attaque des volets.

"On règle l’aileron arrière en fonction de la vitesse de pointe que l’on veut atteindre. Et ensuite, on touche à l’aileron avant. Là, on modifie les volets en fonction de la balance aérodynamique dont on a besoin dans les virages rapides. Plus il y a de charge, moins l’avant glisse".

 

ANTIROULIS

Ils peuvent également régler la barre antiroulis. Généralement en forme de “u”, celle-ci sert à contenir les mouvements transversaux de la caisse : le roulis provoque une torsion de la barre, qui amortit le mouvement en fonction de l’élasticité du matériau qui la compose.

Elle influence l’équilibre de la voiture en limitant le transfert de masse sur les roues extérieures en virage. Une barre plutôt raide sur l’essieu avant donne au châssis une tendance au sous-virage, et, à l’inverse, une barre raide sur l’essieu arrière produira une propension au survirage.

“Si la voiture est trop souple, on perd de l’efficacité aérodynamique.”

 

“La pression des pneus peut être modifiée. C’est un paramètre sur lequel on peut jouer pour changer l’équilibre du châssis. Si on a du survirage et qu’on veut générer un peu de sous-virage pour compenser, on peut augmenter la pression des pneus avant.

Nous poursuivrons les paramètres de réglage (différentiel, hauteur de caisse, freinage, pression des pneumatiques…)

Peter Warr

DIFFÉRENTIEL

Le différentiel est l’un des multiples paramètres sur lequel peut intervenir le pilote. Dans les virages, ce système permet que les roues motrices puissent tourner à des vitesses différentes afin de faciliter la prise de la courbe et limiter l’usure des pneus. Les roues intérieures ont une vitesse de rotation inférieure à celle des roues extérieures puisqu’elles parcourent une distance plus courte.

Sur les voitures sportives, le différentiel est autobloquant, c’est-à-dire qu’il limite la différence de vitesse de rotation entre les deux roues, de sorte que le couple de la roue qui patine est renvoyé à la roue offrant le plus d’adhérence en cas de forte accélération.

 

HAUTEUR DE CAISSE

La hauteur de caisse est un autre levier que peuvent actionner le pilote et son ingénieur, même si leurs préférences divergent parfois légèrement :

“Les ingénieurs aéro font un scan de la voiture, et recommandent de monter ou de descendre un peu l’arrière pour être à l’intérieur de la fenêtre d’utilisation du diffuseur. À l’avant, les ingénieurs cherchent à descendre l’aileron le plus bas possible pour la performance, alors que les pilotes ont tendance à vouloir un peu plus de hauteur pour bénéficier d’un meilleur confort."

Le freinage, paramètre auquel les pilotes consacrent beaucoup de temps et d’attention :

On joue sur la répartition entre l’avant et l’arrière, c’est-à-dire sur la quantité d’énergie que l’on va récupérer au freinage.”

En effet, à l’arrière, lorsque le pilote appuie sur la pédale, ce ne sont plus seulement les freins qui ralentissent la monoplace : la récupération d’énergie intervient, comme un puissant frein moteur. Couplé au vilebrequin, un moteur/générateur ralentit la voiture en appliquant une résistance sur l’arbre de transmission.

Par conséquent, le dosage entre freinage classique et freinage doit être constamment ajusté puisque la résistance appliquée sur l’arbre de transmission varie à chaque instant selon le niveau de charge de la batterie et les seuils de récupération.

À ces paramètres, on doit en ajouter d’autres : les pneumatiques (pression, température), le carrossage, la chasse et l’alignement des roues, les cartographies du moteur…

Les variables sont si nombreuses que le pilote risque de se perdre s’il les modifiait seul. Raison pour laquelle il est entouré par un groupe d’ingénieurs qui l’assiste dans la mise au point.

Coûts?

PRIX 2022

Une F1 serait à hauteur de 1 800 000 dollars, soit environ 1 700 000 euros.

Ferrari : 465.000.000 € Mercedes AMG F1 : 470.000.000 €

Comment coûte une F1 de pointe ?

2 millions de dollars

C'est le coût de construction moyen d'une voiture de Formule 1.

WRC 600 000 €. Son prix de revient est estimé au kilomètre à un peu plus de 150 €.

 

ANNEES 2000

Le bureau d’études

les ingénieurs du bureau d’études dimensionnent et cotent les 14 500 pièces qui composent un châssis de F1.

Pour y arriver, ils auront produit 19 000 dessins et satisfait les exigences de leurs collègues aérodynamiciens…  Regroupe environ 70 designers et ingénieurs, répartis en différentes sections : conception de la transmission, conception mécanique, conception des composites (le département le plus étoffé puisque 80 % d’une F1 est composée de carbone), analyse des contraintes, etc.

Transformer les volumes imaginés en soufflerie par leurs collègues aérodynamiciens en une pièce pouvant être matériellement fabriquée.