Évolution de la F1 : Années 1980 à 1989

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Évolution de la F1 : Années 1980 à 1989

Message par Modena49 le Dim 7 Sep - 10:06:45

Technique :: Évolution de la F1 : Années 1980 à 1989


Entre 1980 et 1990, les Grands Prix ont connu un bouleversement technologique lié au fait que les ingénieurs de l'automobile ont appliqué aux voitures de compétition les connaissances de l'industrie aéronautique, en particulier celles empruntées au programme spatial américain de la fin des année soixante et des années soixante-dix.

Au début de la décennie, la plupart des écuries de Formule 1 étaient des entreprises de petite taille qui assemblaient leurs voitures à partir d'un châssis monocoque en aluminium, d'un moteur Cosworth DFV et de boîte de vitesses Hewland. Les grosses écuries volaient de leurs propres ailes et orientaient leurs recherches vers des moteurs différents, de nouveaux systèmes de refroidissement et les premiers balbutiements de l'aérodynamique.



Le matériau composite

Peu à peu, les progrès dans la conception des ailerons amenèrent une augmentation de l'appui au sol et les recherches en vue d'améliorer la rigidité du châssis conduisit les concepteurs à se tourner vers les matériaux onéreux de l'industrie aéronautique. Le monocoque rigide en aluminium céda la place à un châssis en nid d'abeille en aluminium, puis aux panneaux en nid d'abeille recouverts d'un matériau composite.

La prochaine étape fut celle du châssis entièrement en composite. A l'époque, la plupart des concepteurs considéraient cela comme une solution peu pratique, voire dangereuse, mais chez McLaren, John Barnard avait commencé à travailler précisément sur ce type de voiture, et Colin Chapman, du Team Lotus, ne voulait pas être en reste lui non plus.

Barnard se rendit au centre de l'industrie aéronautique Salt Lake City, dans l'Utah, et chez Hercules inc. fit la connaissance du concepteur de fusées Steve Nichols. Avec l'aide d'Arthur Webb, employé de British Aerospace, il mit au point la MP4/1. Elle fut lancée quelques jours avant la Lotus 88, laquelle comportait un châssis monocoque entièrement en matériau composite. Cette machine, révolutionnaire, conçue pour tourner la réglementation sur l'effet de sol, fut interdite par la FISA et ne fut jamais utilisée en course.

La réussite de la MP4/1 de Barnard amena d'autres équipes à lui emboîter le pas : en 1982, Alfa Romeo et Toleman fabriquèrent l'un et l'autre un châssis en matériau composite. En 1983, Gustave Brunner perfectionna le concept avec son châssis ATS qui intégrait également la partie externe de la carrosserie. Le composite était une révolution, mais elle n’était pas indispensable. Chez Williams, par exemple, on attendit 1985, lorsque l'on fut certain de posséder la compétence nécessaire, pour sortir un châssis en composite. Mais le FW09 en nid d'abeille de 1984 ne fut pas considéré comme un grand châssis.



Aérodynamique et soufflerie

Barnard ne cessait d'avancer de nouvelles idées sur le thème du composite, et proposa peu après une nouvelle théorie : d'après lui, un moteur de F1 doit être construit pour le châssis, et non pas l'inverse, la raison étant que l'aérodynamique était devenu le facteur clé dans la conception d'une voiture. Ce concept fut appliqué pour la première fois sur la Porsche V6 élaborée sur la base de la TAG avec laquelle McLaren a dominé le Championnat du Monde en 1984 et 1985.

La théorie de Barnard concernant la primauté de l'aérodynamique se révéla tout à fait exacte : tous les grands concepteurs de la F1 des années quatre-vingt dix avaient travaillé dans le domaine de l'aérodynamique. Mais en 1981, c'était une idée révolutionnaire.

Les théories concernant l'aérodynamique étaient agitées dans le monde de la course automobile depuis la fin des années soixante, mais beaucoup d'écuries considéraient la recherche en soufflerie comme un luxe. Peu à peu, au début des années soixante-dix, la mise au point des voitures impliqua la présence d'ailes latérales et d'ailerons à l'avant et à l'arrière. A la fin des années soixante-dix, alors qu’avec sa voiture à six roues, Tyrrell réduisait la surface frontale, chez Lotus, Peter Wright travaillait à ce qui allait devenir " l'effet de sol aérodynamique " dans la toute récente soufflerie de Specialised Mouldings. Ainsi naquit la Lotus 78, qui canalisait avec précision la circulation d'air sous la voiture. Wright s'aperçut qu’en installant des jupes de part et d'autre des ailes et en amenant la voiture aussi près que possible du sol, on pouvait créer un vide partiel qui faisait que la voiture s'accrochait au sol lors des passages en courbe.

La Lotus 79 poussa plus loin le concept, et l'écurie domina la saison 1978 comme aucune autre avant elle. Le concept d'effet de sol fut bien entendu repris par d'autres équipes, et Lotus fut supplanté en 1979 par Ligier, puis, au milieu de l'été, par l'extraordinaire Williams- Cosworth FW07. Au début de la nouvelle décennie, la FW07 régnait en maître absolue.

La soufflerie devint un outil primordial pour les constructeurs de la Formule 1. Williams, qui à l'origine travaillait à Londres dans les installations de l'Impérial College, poursuivit ses recherches, mais, trouvant que le fait de devoir partager le temps en soufflerie avec d'autres écuries n'était pas la solution idéale, commença à étudier la possibilité de construire sa propre soufflerie à Didcot. Fin 1980, McLaren signa un contrat exclusif avec le National Maritime Institute de Teddington, tandis qu’en France, Ligier et Renault Sport procédèrent bientôt à la mise au point de leurs voitures dans la soufflerie appartenant en propre à St Cyr, aux portes de Paris. L'Imperial College était loué en permanence, et on utilisa bientôt d'autres installations universitaires, telles que celles de Southampton.

Il était inévitable que les écuries se mettent à construire leurs propres souffleries. Le mouvement s'accéléra en 1982 lorsque la FISA décida d'interdire l'aérodynamique à effet de sol. Ceci eut pour conséquence la fin de la carrière en compétition du Cosworth DFV et de ses dérivés. Les écuries qui ne possédaient pas de moteur turbo ne pouvaient pas rivaliser avec les moteurs surpuissants capables de vaincre les frictions provoquées par de grands ailerons - lesquels tendaient à rétablir l'appui au sol que l'on avait perdu. L’astuce consistait à réduire la friction tout en augmentant l'appui au sol : cela impliquait de nouvelles recherches en soufflerie en mettant l'accent sur la mise au point de diffuseurs à l'arrière de la voiture. Ceux-ci avaient pour effet d'aspirer l'air sous la voiture afin de produire une sorte d'effet de sol. Les ingénieurs en aérodynamique s'aperçurent que les seuls résultats dignes de foi étaient ceux obtenus dans les souffleries à plancher mobile. Et celles-ci ne couraient pas les rues.

Les écuries essayèrent d'utiliser les souffleries mises au point pour tester les trains d'atterrissage des avions, telles que celle installée chez DZW aux Pays-Bas ; mais elles s'avérèrent inadéquates. En 1988, Max Sardou, ingénieur en aérodynamique chez Ligier faisait remarquer que les installations de St Cyr étaient peut-être adaptées à la conception des trains, mais totalement inopérantes quant aux objectifs de la F1.

Quand il s'est agi de construire des souffleries, seules les grandes écuries ont pu se permettre un tel investissement. Même Williams choisit de prendre un raccourci en achetant l'ancienne soufflerie de Specialised Mouldings. Brabham construisit la sienne à Chessington en 1985,et tandis que McLaren élargissait son engagement avec NMI - qui allait devenir le National Physical Laboratory - Benetton négociait un contrat exclusif pour l'utilisation d'une autre installation propriété de l'état. Malgré tout, à la fin de la décennie, la tendance était à ce que les écuries se dotent de leur propre soufflerie : Ligier, de même qu’Arrows et March F1 s'engagèrent dans cette voie.

L'utilisation de ces installations était affaire de spécialistes, et tandis que les universités britanniques ont fourni bon nombre des ingénieurs en aérodynamique de la nouvelle génération, comme Adrian Newey, Nick Wirth, Dr John Davis, Tino Belli et Nigel Cowperthwaite, l'industrie aérospatiale française basée à Toulouse fut elle aussi sollicitée par les écuries de Formule 1 qui ont engagé des personnalités remarquables telles que Jean-Claude Migeot, Henri Durand et René Hilorst.



Les moteurs Turbo, le carburant, l'électronique

Au début des années quatre-vingt, à l'heure où l'aérodynamique s'orientait vers l'espace, l'avancée technologique la plus spectaculaire a été la mise au point des moteurs turbocompressés.

Les premiers turbos sont apparus en 1977 lors du programme de développement de Renault Sport. Après débuts difficiles, les progrès furent rapides, et les voitures obtinrent leurs premières victoires en 1979. En 1980, Ferrari commença à utiliser un moteur turbo en course dans les années qui suivirent, Brian Hart, BMW, Alfa Romeo, Porsche et Honda leur emboîtèrent le pas. En cinq petites années, les puissances développées passèrent d'un peu moins de 500 CV à un peu plus de 1300. Stupéfiant ! De tels progrès furent possibles grâce à deux choses : le carburant pour fusées, et la gestion électronique systèmes.

Le bond en avant le plus important en matière de puissance se produisit en 1983 avec l'introduction d'une nouvelle génération de carburant. Le règlement stipulait que le carburant utilisé en Formule 1 ne devait pas dépasser un certain indice d'octane. C'était un peu court, et les chimistes experts en carburant comprirent très vite qu’il était possible d'élaborer un mélange avec un bon indice d'octane, et contenant tous les éléments nécessaires aux moteurs turbos. Ainsi naquirent les carburants à base de toluène. Le premier de ceux-ci fut produit par Wintershall, une filiale de BASF en 1983, et utilisé à la fin de cette même année par Nelson Piquet pour enlever haut-la-main le titre de Champion du Monde des Pilotes au volant de sa Brabham-BMW.

Ces carburants n’avaient rien de commun avec celui utilisé par M. Tout le Monde; et bien que les blagueurs de la Formule 1 l'aient baptisé "carburant pour fusée ", ils ne pensaient pas en fait être aussi près de la vérité : le carburant de Wintershall avait réellement été un carburant pour fusée élaboré dans les années quarante par les chercheurs allemands qui travaillaient à la mise au point d'une bombe volante au centre de lancement de fusées de Peenemunde.

Afin de maîtriser la synchronisation de l'explosion et de l'allumage dans des moteurs aussi poussés, les constructeurs ont dû effectuer de nombreuses recherches sur les systèmes électroniques de contrôle. Les premiers blocs étaient assez simplistes mais le Dr Udo Zucker conçut chez Bosch le système Motronic destiné aux moteurs Tag-Porsche, et il s'ensuivit un développement rapide, qui allait ouvrir la boîte de Pandore pour la course automobile. Avec les systèmes électroniques de pointe, les ingénieurs de la Formule 1 entrevirent la possibilité d'élaboration de la suspension active, du contrôle de traction et de l'antiblocage de freins.

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Re: Évolution de la F1 : Années 1980 à 1989

Message par Modena49 le Dim 7 Sep - 10:07:02

Suspension active

La première tentative sérieuse pour élaborer une suspension active - un moyen de piloter le débattement de la suspension de la voiture grâce à l'ordinateur plutôt que de s'en remettre aux lois de la physique - eut lieu en 1983 lorsque le Team Lotus installa un système embarqué. Celui-ci fut testé par Nigel Mansell et Elio de Angelis mais ne fut utilisé qu'une seule fois en course. Le programme fut ensuite temporairement remisé dans les cartons.

A la fin de 1986, Williams entreprit l'expérimentation d'un système qui avait été mis au point par Automotive Products. Celui-ci fut testé par Mansell, Nelson Piquet et Jean-Louis Schlesser. Au même moment, le Team Lotus ressortait son projet avec Ayrton Senna. A Monaco, en 1987, le Brésilien signa une première victoire historique au volant d'une F1 active, et poursuivit quinze jours plus tard en remportant un nouveau succès à Détroit. Au GP d'Italie en septembre, Williams était prêt à utiliser son système en course : Piquet l'employa et remporta la course.

Faute de pouvoir continuer à financer le développement de son projet, Lotus l'abandonna à la fin de cette même année. Chez Williams, désormais privé de ses moteurs Honda, on lorgnait sur tout ce qui était disponible, y compris le moteur Judd, et on considérait la suspension active comme un 'avantage déloyal' permettant de compenser le manque de puissance quel qu’il soit. Mais les problèmes de fiabilité qu’ils rencontrèrent furent si nombreux, et la résistance d'un Mansell de plus en plus prudent - et on le comprend - fut si vive qu’au milieu de l'année 1988, ils quittèrent le navire eux aussi. Malgré tout, d’autres écuries commencèrent à travailler sur des projets de suspension intelligente cette année-là - et Williams poursuivit ses recherches - et au début des années quatre-vingt-dix, la suspension active allait opérer un retour étonnant.



La profonde mutation des écuries

L’ère de l'électronique devait cependant s'accompagner d’un certain nombre de problèmes graves. L’électronique a eu également des effets révolutionnaires sur la façon de concevoir et d'assembler les voitures de Grand Prix. Le développement de la CAO (Conception Assistée par Ordinateur) et de la FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur) ont entraîné la refonte complète - et l'accélération - des processus de production. La simulation par ordinateur et l'analyse d'éléments finis a remplacé les anciennes méthodes de travail fondées sur les simples calculs mathématiques. Afin de conserver la vitesse et la qualité, les équipes ont également commencé à produire autant que faire se peut dans leur propre usine ; en conséquence, les grandes écuries de F1 se sont transformées en sociétés de mécanique de précision. Par un effet de réaction en chaîne, de nouvelles équipes venant s'essayer à défier la hiérarchie existante, les choses devinrent de plus en plus difficiles : entre 1984 et 1994, seules Williams et McLaren parvinrent à remporter le championnat. Les autres écuries étaient à la peine.

Au milieu des années quatre-vingts, si votre écurie ne disposait pas d'un moteur turbocompressé, vous n’étiez pas en mesure de rivaliser avec les grandes entreprises. Les coûts grimpaient de façon vertigineuse, et Jean-Marie Balestre, président de la FISA, considérant que les voitures étaient devenues trop rapides pour respecter la sécurité, décida que l'heure était venue pour une nouvelle F1. Après de longues batailles administratives, on se mit d'accord pour supprimer la turbocompression dans un délai de trois ans en réduisant chaque année la quantité de carburant accordée à chaque voiture et en imposant une soupape de sûreté pour réduire les niveaux de pression du turbo. Les moteurs turbocompressés seraient complètement interdits à l'horizon 1989.Balestre se rendit compte que bien que les moteurs atmosphériques soient deux fois moins puissants, les records du tour étaient en fait supérieurs, car les moteurs avaient un meilleur temps de réponse et une accélération plus progressive. Cela signifiait que les pilotes pouvaient utiliser la puissance avec plus d'efficacité, et de ce fait, les vitesses de passage dans les courbes allèrent crescendo... Ce n'était pas la première fois que les concepteurs devaient se montrer plus avisés que les législateurs, et ce ne serait certainement pas la dernière.

Malgré tout, au cours des premières années de la nouvelle formule, la nouvelle réglementation a effectivement ouvert la voie à de nouvelles écuries qui arrivent dans ce sport en utilisant des moteurs client, bien qu’au bout du compte, rares furent celles qui survécurent.

Le développement des moteurs atmosphériques était régulier, accompagné chaque année de réductions de la hauteur, du poids et du centre de gravité des blocs 3, 5 litres. Au départ, la controverse alla bon train pour savoir si la meilleure route à suivre passait par le V 12, le V 10 ou le V8 ; Mais l'expérience a montré que c’était le V 10 qui offrait le meilleur compromis dans des domaines tels que la puissance, l'économie, la maniabilité, la présentation et le poids. Les constructeurs cherchant à trouver de nouveaux avantages, la recherche en matière de nouveaux matériaux destinés aux moteurs fit un bond en avant.



Les pneumatiques

Dans le même ordre d'idée, le développement des pneumatiques fut rapide lorsqu’il y eut plus d'un fabricant impliqué dans la course automobile. Tout au long des années quatre-vingts, Goodyear, fournit le support technologique essentiel de ce sport, tandis que Michelin, Pirelli et Avon offraient une participation épisodique. Les pneus radiaux éclipsèrent peu à peu les pneus à plis croisés, et de nombreux progrès furent accomplis dans le domaine des composés et de la fabrication. Malgré tout, après le retrait de Michelin à la fin de l'année 1984, les tentatives de Pirelli ayant toujours donné l'impression d'être peu enthousiastes, la suprématie de Goodyear ne fut jamais véritablement contestée. Bridgestone se tenait prêt en coulisse, mais ne devait pas franchir le pas avant le milieu des années quatre-vingt-dix.

L'arrivée dans ce sport de la technologie des matériaux composites entraîna des développements dans tous les domaines, et pas uniquement dans celui du châssis. Chez Brabham, au milieu des années soixante-dix, Gordon Murray introduisit les freins en carbone mis au point à partir de la recherche de l'industrie aérospatiale, alors que McLaren et Brabham utilisaient l'un et l'autre des embrayages en carbone dès 1984. A la fin des années quatre-vingts, les ingénieurs travaillaient sur des boites de vitesses et des composants de suspension en matériaux composites.

L’électronique de pointe a également permis aux ingénieurs de s'affranchir des boîtes de vitesses traditionnelles qui dominaient le sport depuis les années soixante, Au début des années quatre-vingts, le tandem Cosworth - Hewland était encore monnaie courante, mais, avec la victoire des moteurs turbos, de nouveaux blocs furent mis à l'essai, et en 1989, la Ferrari 639/340 de John Barnard fit des débuts victorieux au Brésil en utilisant une boîte de vitesses semi-automatique révolutionnaire.

On dit souvent que les changements de réglementation au cours des années quatre-vingts n’ont pas permis l'apparition de voitures de Formule 1 nouvelles et plus intéressantes. Mais si l'on considère le travail réalisé par les ingénieurs, force est d’admettre que cette période de l'histoire de la conception des voitures de F1 fut tout sauf stérile.

(Bibliographie : Formule 1 - les cinquante glorieuses)

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Re: Évolution de la F1 : Années 1980 à 1989

Message par nickostar le Jeu 14 Avr - 15:25:12

77 turbo
83 effet de sol
que de changement en si peu de temps
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