F1 - TOCanalyse n°3 : La course au développement

Chaque semaine sans Grand Prix, nous vous proposons un article consacré à des aspects internes et moins connus de la Formule 1, à destination des débutants mais aussi des plus confirmés ! Pour ce troisième article de la série « TOCanalyse », vous allez découvrir comment les écuries font une « course au développement » afin d'avoir la meilleure voiture, et ce tout au long de l'année.

Il existe deux courses en Formule 1. La principale sur la piste, et celle moins connue dans les usines et bureaux des écuries. Les meilleurs ingénieurs du monde cherchent chaque semaine la pièce de quelques millimètres qui fera gagner à leurs voitures quelques positions. En effet, depuis sa création en 1950, la Formule 1 a toujours été le lieu pour permettre aux plus grands constructeurs automobiles de prouver leurs puissances technologiques. Jusque dans les années 80, les écuries pouvaient innover quasiment sans limite, et les ingénieurs faisaient de la F1 leurs terrains de jeux. De nos jours, les ingénieurs doivent s'adapter au règlement et optimiser au maximum les technologies autorisées. Ils sont constamment à la limite du règlement et à la recherche de sa moindre faille.

La R&D en Formule 1

Derrière le terme recherche et développement, ou R&D, que l'on connaît en Sciences Economiques et Sociales notamment, se situe pour la F1 un éventail très large de types d'études dans les écuries. Pour résumer simplement cette notion complexe, la R&D en F1 fournit un lien absolument essentiel entre la théorie et la réalité. Dans les bureaux et sur les ordinateurs, chaque écurie doit développer sa voiture en fonction de ses faiblesses pour revenir au niveau de ses concurrents sur la piste. La « recherche » correspond alors aux tests des nouvelles pièces, comme un aileron avant pour prendre un exemple simple, sur les ordinateurs puis sur les bancs d'essais. Et puis si cette pièce donne satisfaction, alors l'équipe passe à la partie « développement » et construit son aileron avant pour le poser ensuite sur leurs deux voitures.

Généralement, les équipes partent sur deux types de « packages » aérodynamiques : celui pour les circuits qui demandent beaucoup d'appuis aérodynamiques, comme Monaco, et celui pour les circuits qui en demandent peu, comme Monza par exemple. Le « package » comprend trois pièces principales pour une F1 : les ailerons avant et arrière ainsi que le fond plat. Ces trois pièces sont facilement réglables en fonction des circuits. Dans le même temps, les écuries effectuent un développement plus global de pièces qui vont servir pour tout type de circuit. De plus, il faut aussi prendre en compte que les équipes travaillent dans la saison sur leurs voitures actuelles, mais également sur celles de l'année suivante. En effet, le développement des futures voitures commence environ un an avant le démarrage de celles-ci. Au fil de la saison, les équipes doivent alors décider quand effectuer la bascule entre la voiture de la saison actuelle ou la prochaine.

Mais en 2021, un nouvel élément apparaît pour les ingénieurs et les écuries. En effet, le développement est maintenant régulé par une nouvelle réglementation qui consiste à contrôler les coûts. Avant cela, les plus grosses écuries dépensaient des sommes astronomiques pour avoir la meilleure voiture, tandis que celles du fond de grille ne pouvaient pas se le permettre. Aujourd'hui, une sorte de nivellement vers le bas est effectué avec la nouvelle allocation de temps de soufflerie et de CFD en fonction du classement constructeurs. Ce point amène des points positifs mais aussi négatifs, mais nous n'allons pas revenir dessus ici.

Les temps de soufflerie et de CFD

Mais alors en quoi consiste la soufflerie et la CFD ? Tout d'abord, il faut savoir que la recherche et développement s'effectuent en deux étapes principales. Premièrement, la CFD (Computational Fluid Dynamics), ou mécanique des fluides numériques en français, est une sorte de soufflerie numérique. Pour faire simple, elle analyse l'écoulement des flux d'air sur l'élément testé et autour de la monoplace. Cette étape n'est pas à négliger car elle permet de tester de nouveaux composants à moindre coût et d'obtenir des résultats théoriques. Mais la réalité est toutefois bien plus précise dans la majorité des cas. Lorsque les résultats en CFD sont convaincants, chaque équipe effectue un deuxième test, plus proche de la réalité : la soufflerie.

La soufflerie est la deuxième étape dans le processus de création d'une pièce. C'est un tunnel où on va souffler de l'air et placer un objet en son centre pour étudier le comportement de l'air sur la pièce voulue. Il faut alors en amont fabriquer la pièce à l'échelle 1:1 pour la placer sur la maquette de la voiture et tester son rendement final. Les tests sont très nombreux et variés : différentes vitesses, différents réglages, ligne droite, virage, etc... pour étudier l'écoulement de l'air sur notre maquette. L'équipe y installe alors des capteurs qui transmettent la vitesse et la pression de l'air. Ces capteurs ont pour objectif de récolter le maximum de données les plus précises possibles. En effet, ces deux processus doivent être le plus précis possible afin que les résultats sur la monoplace apportent de réelles améliorations.

C'est alors que rentre en jeu l'allocution de ces temps de développement. Le nombre de simulations en CFD et le nombre de tests en soufflerie sont à présent limités et contrôlés par la FIA. Ces deux tests se répartissent d'une certaine manière depuis deux ans désormais. En effet, on alloue un nombre croissant de tests du premier au dernier de la saison précédente. Ainsi, en 2023, l'écurie championne de 2022 n'a que 70 % du nombre autorisé, et la dernière obtient 115 % du nombre réglementaire de tests. Les équipes sont donc toutes séparées de 5 % en 2023. Les dirigeants de la Formule 1 obligent alors les équipes à effectuer des choix importants, en termes de temps de CFD et de soufflerie. Malgré ces mesures qui doivent rapprocher l'ensemble des concurrents en termes de performance, ce système connaît des limites et il commence à faire effet seulement deux ans après sa mise en place. On pourra de plus en plus en voir les effets au fil des saisons.

La problématique du Budget Cap

Depuis 2021, chacune des équipes présentes en Formule 1 doivent respecter un règlement financier dans l'optique du développement de leur monoplace. A la mise en place du règlement, elles avaient un plafond autorisé de 145 millions de dollars, contre 140 millions pour la saison 2022 puis 135 millions cette année. Ainsi, le budget alloué au développement se réduit de 5 millions de dollars chaque année au fur et à mesure, le tout afin de garantir davantage d'équité entre les importants constructeurs et les plus petites entités.

Mais à cause de ce cap budgétaire, les ingénieurs souhaitent désormais avoir la certitude que la pièce créée apportera un véritable gain avant de lancer sa fabrication. Autrement dit, les ingénieurs ont des idées qu'ils ne peuvent plus concrétiser aussi rapidement qu'avant. Dans ce contexte, il faut attendre, continuer à réfléchir et à tester en simulation, et reporter la fabrication de nouvelles pièces à l'année prochaine. Jock Clear, ingénieur performance chez Ferrari, expliquait chez F1i Autojournal : " On n'arrête jamais le développement F1 […] Que l'évolution soit fabriquée ou non, la matière grise ne coûte pas cher. Toutes les équipes ont des ingénieurs très imaginatifs dans leurs rangs. Même si leurs idées ne se concrétisent pas cette année, elle se manifesteront la saison prochaine. "

Bien qu'il soit régulé de nos jours, le développement en Formule 1 est toujours une partie prenante de ce monde si sophistiqué, et cette course au développement existera toujours.

V.A.