Comment construit-on une F1? #1 : La conception

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Comment construit-on une F1? #1 : La conception

Message par Modena49 le Sam 3 Jan - 1:09:59

Comment construit-on une F1? #1 : La conception

[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image] Par [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] le 2 janvier 2015 à 14:01

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À moins d’un mois des [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] à Jérez, une course très particulière s'est déroulée loin des circuits, dans les usines des équipes de Formule 1. Concevoir et fabriquer un châssis de Grand Prix s’apparente en effet à une course contre la montre, qui demande de six à dix mois de travail, depuis les premiers coups de crayon sur les planches à dessin jusqu’à ce que la monoplace effectue ses premiers tours de piste.

Répartition fixée

Avant d’assembler les milliers pièces qui composent une F1 actuelle, il faut commencer par définir les principes et grandes orientations techniques de la monoplace. Cette phase de conception commence par organiser ensemble les pièces les moins “variables” : le réservoir, le moteur et la transmission. Dès ce stade, l’efficacité du package est recherchée :

“Le package est l’un des paramètres l’un des plus critiques en F1 aujourd’hui, [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien], directeur exécutif chargé de la technique de l’écurie Mercedes. […] Prenons l’exemple du réservoir, qui doit embarquer 100 kg d’essence pour la course et un peu plus pour le tour de formation, etc. Ingénieurs châssis et moteur ont réfléchi de concert sur sa forme optimale, en tenant compte que l’arrière du réservoir est en contact avec la chaleur dégagée par le moteur. Ensemble, ils ont dû trouver le juste compromis entre longueur et largeur : un réservoir plus large affecte bien entendu le dessin des radiateurs et détermine par conséquent la résistance au flux d’air que présente la monoplace du point de vue aérodynamique.”
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Le moteur et ses encombrants périphériques (systèmes de récupération d’énergie et batterie) déterminent la répartition des masses.

Le premier élément que définissent les ingénieurs du groupe de design est la capacité du réservoir qui, étant donné la quantité d’essence à limitée à 100 kg ou 140 litres, est plus petit d’environ 30 % depuis l’an passé.

En ajoutant au réservoir le volume pris par le cockpit du pilote (obligatoirement placé derrière l’axe des roues avant), ainsi que l’espace nécessaire pour le moteur et la boîte de vitesses, les ingénieurs obtiennent une première idée des volumes du châssis et de la répartition des masses.

Outre le poids minimal (fixé cette année à 702 kg à vide), le règlement impose également une tendance pour la répartition des masses (et non plus une distribution stricte au kilo près, comme en 2014). Le poids appliqué ne peut ainsi être inférieur à 319 kg sur les roues avant et à 375 kg sur les roues arrière. Les parties les plus lourdes (moteur : 145 kg, pilote : environ 70 kg) – celles qui ont donc le plus d’impact sur la distribution du poids – ne peuvent pas vraiment être déplacées : on imagine mal le pilote assis derrière le moteur… En revanche, certains [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien] se placent avec plus de liberté, mais comme ils ne pèsent que 2 ou 3 kg, ils n’ont pas beaucoup d’influence.

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Dynamique du véhicule

Du coup, c’est sur le positionnement de l’axe des roues que peuvent (un peu) jouer les ingénieurs, à la recherche du meilleur compromis. Avancer l’axe antérieur favorise l’aérodynamique mais pénalise l’exploitation des pneus si ceux-ci exigent une répartition des masses vers l’arrière. En revanche, reculer l’axe postérieur produit certes de l’appui aéro mais crée également un angle par rapport à l’axe moteur, qui absorbe de la puissance. En parallèle, le département chargé de la dynamique du châssis identifie, avec le plus de précision possible et au moyen de la conception assistée par ordinateur, les besoins des pneus en matière de charge.

Autrement dit, il s’agit de bien répartir le poids de la voiture sur les gommes, afin que celles-ci délivrent leur potentiel. Certes, la marge de manœuvre des designers en la matière est faible, mais le niveau de la F1 actuelle est tel que ce sont sur des détails que se fait la différence.

Dialogue indispensable

En général, on préfère mettre un peu plus de poids que nécessaire sur l’avant de la voiture parce qu’un pneu avant travaillant trop générera “seulement” du sous-virage (qu’un pilote peut gérer), alors qu’un pneu arrière qui surchauffe risquera de faire glisser l’arrière de la monoplace en entrée de virage, voire de provoquer un tête-à-queue. Cet aspect est aussi capital pour définir les épures de suspension du châssis.

Une fois les grandes orientations techniques décidées et les éléments invariants de la voiture intégrés, les ingénieurs vont consacrer l’essentiel de leurs ressources à l’aérodynamique, l’un des facteurs de performance essentiels en F1 aujourd’hui. En réalité, le packaging aérodynamique est élaboré en même temps et en collaboration avec le département responsable de la dynamique du véhicule. En forçant un tantinet le trait, les ingénieurs – tel le chef designer de Red Bull Rob Marshall (première photo ci-dessus) – commenceraient par définir les formes de la voiture, avant de laisser ses collègues se débrouiller pour y loger les pièces nécessaires…
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