Ce qui différencie Mercedes, Red Bull et Ferrari

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Ce qui différencie Mercedes, Red Bull et Ferrari

Message par Modena49 le Mer 15 Mar - 11:43:05

Technique - Ce qui différencie Mercedes, Red Bull et Ferrari


 
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Par: Giorgio Piola, Expert technique
Co-auteur: Matt Somerfield, Assistant technique
Il y a 1 heure

Si, pour les fans, les trois voitures les plus rapides des essais de pré-saison se ressemblent, elles appliquent toutefois des solutions techniques très différentes.

La Mercedes et la Red Bull sont aérodynamiquement très distinctes tandis que la Ferrari, menaçante, se situe un peu entre les deux.
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Le premier principe à comprendre dans cette analyse des différences techniques provient de l’attitude de la voiture. La posture plongeante de la Red Bull est typique. Toute l’aérodynamique de la voiture est conçue sur ce principe, et on doit aussi comprendre pourquoi d’autres voitures n’adoptent pas cette attitude bien spéciale.
Faire rouler une voiture avec une telle posture plongeante peut procurer plusieurs gains à condition de maintenir une assiette parfaite et d’effectuer certains compromis. Depuis 2009, sous la direction d’Adrian Newey, les Red Bull ont toujours eu cette attitude. La nouvelle règlementation 2017 permet encore cette attitude plongeante puisque le splitter a été raccourci de 100 mm, ce qui donne la possibilité de rouler avec le train avant très près du sol sans risquer d’endommager cette pièce située sous le châssis.
La Mercedes W08 adopte toutefois un concept tout autre, avec une attitude vraiment neutre. La Ferrari se rapproche de la Red Bull, profitant de certaines dispositions de la réglementation pour améliorer l’étanchéité aérodynamique et ainsi accroître le volume de son diffuseur.

L’aileron avant

Le nez près du sol améliore le fonctionnement de l’aileron avant, car il incline les volets près de la surface de la piste, ce qui maximise l’effet de sol, augmente l’appui et l’écoulement des structures aérodynamiques.
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On remarque bien cette particularité en comparant l’aileron de la Red Bull RB13 à ceux de la Ferrari et de la Mercedes. L’attitude plongeante de la Red Bull place l’aileron avant tout près su sol, ce qui diffuse mieux les flux d’air vers l’arrière de la monoplace. Les écuries tentent d’influencer le plan neutre de l’aileron, imposé par la FIA depuis 2009, avec l’installation des caméras de télévision ou en altérant sa hauteur. Cette saison, Mercedes et Ferrari ont poursuivi le même développement, commencé il y a quelques années avec des flaps arqués (flèche bleue) afin d’interagir avec le vortex Y250 généré par le volet et la jointure neutre située dessous. Mercedes a exacerbé la forme du vortex en pinçant la jointure Y250, tandis que la Red Bull possède plutôt une connexion plate entre le volet et la section neutre. On note aussi que les volets sont arqués dans des directions opposées (flèche bleue), ce qui modifie sûrement la forme du vortex Y250.
La fonction secondaire de l’aileron diffère aussi, car il repousse l’air vers l’extérieur des pneus avant. Red Bull et Ferrari aident l’aileron avant en utilisant des essieux soufflés. Les pneus avant, plus larges, génèrent un sillage plus important que l’an dernier, et une dispersion efficace des flux d’air à l’avant de la voiture améliore non seulement l’appui, mais réduit aussi la traînée.
Le tunnel de l’aileron avant de la Mercedes a vu le jour en 2015. Le concept de celui de la Red Bull est similaire, et repousse aussi les flux d’air vers l’extérieur. À noter, le rebord inférieur arqué (flèche rouge) qui n’est plus perpendiculaire à la dérive sur toute sa longueur, ce qui change la forme des flux d’air.

La suspension

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Suspension avant de la Mercedes W08
Photo de : Giorgio Piola
Mercedes a innové au niveau de sa suspension avant, avec son point d’attache du triangle supérieur. On note une protubérance du triangle (flèche rouge), ce qui place le point d’attache plus haut et plus en arrière de ce qui est habituel. Le fait de rehausser le triangle permet d’abaisser celui du bas, ce qui modifie la géométrie de la suspension et permet de modifier les flux d’air depuis l’aileron avant jusqu’aux pontons.
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Comparaison de la vue avant de la Ferrari SF70H avec la SF16-H
Photo de: Giorgio Piola
Ferrari semble être satisfait du fonctionnement de ses suspensions et a pris le problème dans l'autre sens, en rehaussant l’entrée d’air des pontons afin de bien les dégager, captant ainsi l’air qui glisse par-dessus les triangles de suspension. Cet arrangement permet aussi de dégager l’avant des pontons et d’y placer des conditionneurs de flux d'air et des aubes de déviation de plus grande taille. Notre image compare la SF70H et la SF16-H. Il est facile de remarquer que l’entrée d’air des pontons est désormais complètement dégagée. Le dessus des pontons est aussi plus lisse, ce qui permet aux flux d’air de mieux glisser vers l’arrière de la voiture.
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Détails des conditionneurs d'air latéraux de la Ferrari SF70H
Photo de: Giorgio Piola
Tout ceci a été rendu possible par l’interprétation faite par Ferrari du nouveau règlement technique. La règle a été rédigée de façon à ce que le bord d’attaque des pontons et du fond plat soient dans un angle qui les éloigne de la voiture. Les ingénieurs n’ont pas apprécié cet angle aux effets néfastes, et ils ont reculé les pontons, ce qui leur permettait de contourner cette règle géométrique.
La section avant des pontons est intéressante. Les ingénieurs ont reculé le bord d’attaque et masqué l’entrée d’air avec plusieurs conditionneurs de flux afin de mieux diriger l’air à l’intérieur et autour du ponton.
On note deux conduits distincts : un normal, qui fait face vers l’avant, et un autre, placé au-dessus du ponton (flèche bleue), qui profite de l’écoulement de l’air sur la partie supérieure du conditionneur. Cette petite prise d’air sert à mieux alimenter le radiateur en air frais et à accélérer l’écoulement de l’air à l’intérieur du ponton. La forme générale des conditionneurs est destinée à faire pénétrer plus d’air dans la prise d’air principale du ponton et aussi à faire glisser l’air par-dessus l’épaule du ponton. On note aussi deux larges fentes dans le conditionneur latéral, destinées à créer un vortex là où les différentes pressions se rencontrent, ce qui améliore la performance des rebords extérieurs du plancher.

Le nez

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Le S-duct de la Mercedes W07 Hybrid
Photo de: Giorgio Piola
Ci-dessus, on voit que Mercedes a conservé un nez similaire à celui de l’an dernier, utilisant le panneau cosmétique afin de mieux dissimuler tous les organes de la suspension, d’autant que les prises d’air sont situées beaucoup plus haut que l’an passé.

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Nez de la Red Bull RB13
Photo de: Giorgio Piola
La Red Bull RB13 a attiré l’attention lors de sa présentation, avec son curieux nez en forme de pouce relevé, affublé d’une prise d’air de grande dimension. La présence de cette prise d’air est rendue possible par la règle qui définie la superficie en coupe qui régie le nez.
Afin de respecter la règle, l’entrée d’air est munie de plusieurs parois verticales. Ainsi, si on perce un trou, on trouvera toujours une paroi verticale, puisque le nez n’est pas vide. L’idée est de faire disparaître le bout du nez d’un point de vue aérodynamique, car l’air ne fait que passer au travers pour s’échapper derrière ; une façon rusée de simuler un nez placé plus haut. Ce nez permet aussi de mieux faire fonctionner le plan neutre de l’aileron avant, d’autant que cette section est plus longue de 200 mm cette année. Deux prises d’air de type NACA sont situées juste derrière les deux montants de l'aileron, et servent à alimenter le S-Duct qui refait son apparition sur une Red Bull.
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Kimi Raikkonen, Ferrari SF70H
Photo de: Giorgio Piola
Ferrari adopte un S-Duct pour la première fois depuis 2008, copiant ceux implantés par Mercedes et Toro Rosso l’an dernier. Les prises d’air sont situées juste derrière les piliers de l’aileron avant et les sorties sont placées sur le dessus du châssis.

Les aubes de déviation

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Comparaison entre la Red Bull Racing RB13 et la Mercedes AMG F1 W08
La zone située sous le châssis et le nez représente une autre différence entre la Mercedes et la Red Bull. Les aubes de déviation de la Mercedes sont très complexes et on note la présence d’une nouvelle ailette horizontale (flèche rouge). Quant à Red Bull, on note une arête verticale située derrière les aubes, ce qui crée presque un tunnel jusqu’aux déflecteurs latéraux. Mercedes a adopté une approche très agressive de l’écoulement des flux d’air, tandis que Red Bull a choisi une solution très coulée et très fluide.
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Fond plat en W de la Mercedes W08
Photo de: Giorgio Piola
Mercedes a débuté les essais avec une version simplifiée de son fond plat et de ses déflecteurs latéraux (en insert). Mais lors de la seconde semaine, la W08 était munie d’extensions de fond plat révisées et d’un fond plat en forme de W (flèche rouge), ainsi que de déflecteurs toujours munis de fentes verticales (flèche bleue).
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Déflecteurs latéraux de la Red Bull Racing RB13 et de la Ferrari SF70H
La complexité requise pour faire fonctionner les flux d’air au rebord du fond plat de la Mercedes n’est pas l’affaire de la Red Bull et de la Ferrari, qui possèdent une attitude plus plongeante. Ceci s’explique par la façon dont les flux d’air sont formés à l’avant de la voiture, et aussi par la façon dont les équipes tentent de sceller le diffuseur afin d’en accroître l’efficacité.

Les pontons

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Daniel Ricciardo, Red Bull Racing RB13
Les pontons de la RB13 sont aussi différents, n’ayant plus cette forme lisse et plate. Au contraire, les nouveaux pontons sont fortement incurvés et ne sont pas aussi larges que le permet le règlement, ce qui mène à des flancs très inclinés et expose une grande partie du fond plat à l’endroit où se situe l’étranglement de la bouteille de Coca, au niveau du moteur.
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En comparaison, la W08 possède des pontons de pleine largeur et une surface plate, mais une gorge de dégagement de forme agressive qui laisse beaucoup de place à l’air qui circule autour des pontons et un étranglement en forme de bouteille de Coca. On a vu que la Ferrari faisait glisser l’air par-dessus les suspensions avant et directement vers les pontons. Reste à constater comment les organes mécaniques et électroniques sont disposés à l’intérieur des pontons.

Le diffuseur

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Comparaison du diffuseur de la Red Bull Racing RB13 et de la Mercedes AMG F1 W08
Le diffuseur arrière possède une taille plus grande cette année. Il est plus large de 50 mm, plus haut de 50 mm et commence 175 mm devant l’axe des roues arrière. Ce plus gros diffuseur générera beaucoup d’appui, ce qui permettra aux voitures de rouler presque cinq secondes plus vite qu'en 2015. L’attitude de la Red Bull permettra d’exploiter au mieux la grande taille du diffuseur, même si le rejet de gaz d’échappement, une technique utilisée entre 2010 et 2013, est désormais interdit. Cette attitude de la Red Bull, qui génère beaucoup d’appui, permet de la faire rouler avec un aileron arrière beaucoup moins profond que ceux des autres voitures. Mercedes a testé un aileron arrière muni d’un plan principal en forme de cuillère destiné à réduire la traînée.
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Diffuseur de la Ferrari SF70H
Ferrari utilise encore un diffuseur aux formes assez complexes, conservant une pile d’ailettes sur sa portion externe (flèche), un élément qui a été revu entre les deux séances d’essais à Barcelone. Comme Mercedes, Ferrari a plutôt tenté d’aligner les structures provenant de l’extérieur du diffuseur avec celles provenant des ailettes des écopes de freins et le sillage provoqué par la déformation des pneus arrière.

L'aileron de requin

Christian Horner a critiqué la présence des ailerons de requin sur les capots moteurs des voitures rivales. Il a même tenté de les faire interdire par le Groupe Stratégique. Il s’agit d’un geste politique, car la Red Bull, avec son angle d’attaque aigu, n’a pas besoin d’un tel appendice. Sur les autres voitures, l’aileron arrière est soumis aux turbulences provenant de la boîte à air et du capot moteur. Cet aileron de requin améliore l’écoulement des flux d’air. Le capot moteur de la RB13 possède bien une arête, mais elle est nettement plus fine que sur les autres voitures.
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Le T-Wing de la Mercedes AMG F1 W08
Les écuries Mercedes et Ferrari ont profité d’une faille dans la rédaction du règlement 2017 pour installer des ailettes en T, des T-Wings, à l’arrière de leurs voitures. Ces ailettes peuvent être fixées à 50 mm devant l’aileron avant et jusqu’à 950 mm au-dessus du plan de référence. Malgré une corde très courte, ces ailettes produisent bel et bien un appui, et aident à réaligner les flux montants et la connexion aérodynamique entre le diffuseur et l’aileron arrière afin d’augmenter l’appui et de réduire la traînée.

La suspension

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La suspension avant des Mercedes W07
Photo de: Giorgio Piola
Tous ces appendices aérodynamiques n'apporteront pas leurs véritables rendements si la plateforme n’est pas stable. Mercedes a innové dans ce domaine avec sa suspension assistée par hydraulique. La conception de ce dispositif reposait d’abord sur un élément hydraulique limitant le pilonnage, stabilisant la compression du châssis lorsque nécessaire et améliorant l’équilibre de la voiture lors des phases transitoires. Mercedes utilise ce dispositif de correction depuis fin 2015, mais il faut noter que Red Bull a fait de même en fin d'année dernière, remplaçant ses rondelles de Belleville après plusieurs saisons.
L’hiver dernier, Ferrari, et d’autres écuries, ont demandé des éclaircissements à la FIA au sujet de la légalité de ce système avant de se lancer dans son développement. La FIA a publié une mise au point, mais chaque écurie affirme maintenant que son dispositif est parfaitement légal. C’est ce que nous verrons lors de la première course de la saison.

Pas de solution parfaite

Si on compare leurs philosophies respectives, il semble que Red Bull fasse circuler l’air sur sa voiture à l’aide d’une plume tandis que Mercedes utilise plutôt un… marteau. Il s’agit de leur marque de fabrique depuis plusieurs années, mais la nouvelle réglementation technique n’a fait qu’accroître les différences entre les deux voitures. Quant à Ferrari, elle se situe entre les deux. Autrefois, Ferrari ne concentrait ses efforts que sur un ou deux aspects précis de sa voiture, tandis qu’avec cette SF70H, tous les éléments ont été créés en parfaite harmonie et les ingénieurs ont conservé une vision d’ensemble de la voiture. Reste à voir le résultat en piste à Melbourne en Australie.
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