Les défis techniques de la saison 2017 de F1 : le moteur

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Les défis techniques de la saison 2017 de F1 : le moteur

Message par Modena49 le Mer 11 Jan - 12:29:56

Les défis techniques de la saison 2017 de F1 : le moteur
Par Nicolas Carpentiers

Pour rendre la Formule 1 plus spectaculaire, le règlement technique a été revu en profondeur. Dotées de plus d’appui aérodynamique et d’une meilleure adhérence mécanique, les bolides 2017 seront toujours propulsés par les V6 hybrides introduits il y a trois ans. C’est dire si les moteurs seront sollicités comme jamais…
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]PLUS SOUVENT À PLEINE CHARGE
Après avoir introduit le V6 hybride en 2014, le règlement technique donnera cette année la primauté à l’aérodynamique, en transformant la physionomie des monoplaces. Le fond plat et le diffuseur seront agrandis, tout comme les ailerons avant et arrière. Pour autant, le moteur ne sera pas réduit au rang d’accessoire, bien au contraire. En effet, il faudra développer encore plus de puissance – malgré un débit d’essence toujours limité – pour propulser des bolides générant 20 % d’appui aérodynamique supplémentaire et davantage de traînée avec leurs pneus larges.
En sport automobile, les ingénieurs ont l’habitude de définir un virage comme une portion du circuit où le pilote relâche la pédale d’accélérateur et dirige la monoplace. La saison prochaine, en raison de l’appui supplémentaire, les pilotes négocieront pied au plancher les courbes… qui n’en seront donc plus vraiment.
“Comme les pneus seront plus larges et que le niveau d’appui sera plus élevé, la voiture roulera à pleine charge plus longtemps, confirme à F1i Andy Cowell, le père des V6 hybrides chez Mercedes. Certains virages deviendront des lignes droites, car l’adhérence sera énorme. Le pilote passera plus de temps le pied droit enfoncé sur l’accélérateur : le moteur tournera donc à plein régime sur de plus longues périodes et devra par conséquent posséder une plus grande longévité. Notre défi consistera à améliorer les performances de nos moteurs, tout en allongeant considérablement leur durée de vie.”
Andy Cowell (Mercedes) : Certains virages deviendront des lignes droites, car l’adhérence sera énorme. Le pilote passera plus de temps le pied droit enfoncé sur l’accélérateur : le moteur tournera donc à plein régime sur de plus longues périodes et devra par conséquent posséder une plus grande longévité.
LA FIABILITÉ, FACTEUR CLÉ
Les V6 pourraient casser plus souvent que l’an dernier, car ils seront mis à rude épreuve (le moteur serait à pleine charge pendant 70 % du tour à Barcelone contre 50 % en 2016). Pour compliquer encore la tâche des motoristes, le quota annuel de moteurs passera de cinq à quatre unités, malgré un calendrier presque aussi chargé que le précédent (20 Grands Prix, soit un de moins qu’en 2016). Chaque moteur devra donc être utilisé pendant cinq courses en moyenne, même si une disposition particulière du règlement sportif (article 23.4, point b) laisse toutefois aux écuries la possibilité d’ajouter un “power unit” supplémentaire, sous réserve de l’accord de la FIA (cette clause avait été appliquée au mois de mars l’an passé). La fiabilité sera d’autant plus cruciale que la FIA a supprimé la faille dans le règlement qui avait permis à Mercedes d’introduire à Spa trois nouveaux moteurs pour Hamilton en ne subissant qu’une seule pénalité, en une fois.
Dès le Grand Prix d’Australie, le 26 mars prochain, les V6 devront non seulement délivrer leur puissance maximale plus souvent, mais également propulser des monoplaces plus lourdes de vingt kilos. Avec 722 kg à entraîner, la consommation restera un paramètre à surveiller de près, même si la limite de carburant sera relevée de 100 kg à 105 kg – afin de compenser la traînée plus importante des monoplaces en ligne droite, causée par des pneus plus larges et des ailerons redimensionnés. Malgré tout, les pilotes devront donc toujours lever le pied, en pratiquant une forme de course à l’économie. Là réside sans doute l’un des paradoxes de la saison à venir : le potentiel de performance qu’ouvre le nouveau règlement semble d’emblée limité par le maintien d’une consommation réglementée. Le facteur limitant du moteur existait certes déjà auparavant, mais il pourrait paraître plus contraignant vu le supplément d’adhérence offert par les pneus larges et le diffuseur agrandi.
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[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]CONTRAINTES STRUCTURELLES
On le voit, le moteur devra endurer davantage de contraintes et sur de plus longues périodes. L’augmentation de la vitesse de passage en courbe, en accentuant les forces centrifuges, représente une autre gageure pour les motoristes :
“Certaines contraintes qui s’exercent sur le moteur seront plus fortes, précise Cowell. Comme la voiture négocie les virages plus rapidement, les charges de flexion augmentent entre le châssis et le moteur, dans la zone comprise entre la transmission et la monocoque. C’est d’ailleurs toute la structure de la voiture qui doit être capable de supporter des efforts plus élevés. Sans parler de l’impact sur l’ensemble des fluides qui circulent à l’intérieur du bloc. En général, on étudie le fonctionnement d’un moteur à l’état stationnaire, à l’arrêt, lorsque aucune force ‘g’ ne s’applique. Or, quand on encaisse 5 g dans une courbe, il est difficile de maintenir tous les fluides en place dans le moteur et dans le réservoir.”
En outre, le surcroît d’adhérence et de motricité procuré par des pneus plus larges – offrant 25 % de surface de contact en plus – induira des remises en vitesse anticipées, plus brutales (ainsi que des distances de freinage raccourcies). La consommation devrait par conséquent augmenter, alors que l’équilibre énergétique évoluera entre les trois sources de puissance (moteur à combustion, MGU-K et MGU-H), comme l’a confié à Autohebdo Pierre Waché, ingénieur en chef chargé de la performance chez Red Bull :
“La récupération d’énergie va subir, elle aussi, une mutation. Freinages plus courts, donc moins de récupération cinétique. Pleines charges moteur plus longues, et ce sera plus de récupération d’énergie aux gaz d’échappement. Pour caricaturer, disons que de très nombreux circuits prendront l’aspect de celui de Monza.”
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[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]© F1i, XPB Images & WRi2
DÉVELOPPEMENT LIBRE… DANS CERTAINES LIMITES
Par ailleurs, le règlement abolit le système des jetons de développement. Instauré pour réduire les coûts, ce dispositif empêchait les motoristes distancés de rattraper leur retard. Libérés de ce carcan pour 2017, Renault et Honda ont ainsi annoncé que leur futur groupe propulseur serait fondé sur de nouveaux concepts.
Estimant que l’architecture de leur V6 – caractérisée par un turbocompresseur classique – n’offrait plus de marge de développement, les ingénieurs de Viry ont décidé de plancher sur un dessin totalement inédit (sans que l’on sache si le compresseur sera dissocié de la turbine, comme sur le V6 Mercedes). De son côté, Honda est aussi reparti d’une feuille blanche :
“L’architecture du moteur Honda et son agencement ont été revus pour les besoins de la performance et du packaging, explique le directeur technique de McLaren Tim Goss. Le nouveau moteur bénéficie des leçons tirées lors des deux dernières campagnes, mais il a été spécifiquement redessiné pour cette saison.”
L’architecture retenue par le motoriste japonais (qui place le turbocompresseur et le MGU-H à l’intérieur du V6, entre les bancs de cylindres) pour satisfaire à la doctrine de la “taille zéro” avait conduit à une sous-dimensionnement de la turbine et à un déficit de puissance. Sa taille avait été accrue l’an dernier, mais Honda l’augmentera vraisemblablement encore sur son bloc RA617H, afin d’atteindre une taille optimale. Le V6 2017 pourrait intégrer la technologie de la préchambre, que Honda suit de près.
Concrètement, étant donné la limite de quatre moteurs, la suppression du système des jetons signifie que le programme de développement sera réparti en trois phases au cours de la saison, après l’homologation du premier bloc.
Concrètement, étant donné la limite de quatre moteurs, la suppression du système des jetons signifie que le programme de développement sera réparti en trois phases au cours de la saison, après l’homologation du premier bloc. Les motoristes auront les coudées plus franches pour introduire des modifications plus complètes, plus cohérentes aussi, sans devoir se livrer à des calculs d’apothicaire. À eux d’exploiter au maximum les quatre occasions offertes cette année, car la limitation à trois moteurs pour 2018 réduira le potentiel de développement.
Enfin, afin de faire converger les performances des blocs hybrides, des restrictions seront imposées sur la pression de compression ainsi que sur le poids de plusieurs pièces : le MGU-K ne pourra peser moins de 7 kg, le MGU-H 4 kg, un piston 300 g, le vilebrequin 5,3 kg, etc. Les écuries auront la possibilité de changer les rapports de boîte une fois pendant la saison.
On le voit, l’impact du nouveau règlement sur les moteurs est loin d’être négligeable. C’est toutefois dans le domaine aérodynamique que la donne changera de façon radicale, comme nous l’examinerons en détail dans le prochain épisode de la série.
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