Comment est né le règlement de la F1 pour 2019

Nouvelle année, nouveau changement réglementaire. Compte tenu du triste bilan de la F1 lorsqu'il s'agit d'améliorer le spectacle par le biais d'un nouveau règlement, on vous pardonnerait de hausser les épaules et de vous interroger sur la raison d'être des modifications apportées aux ailerons avant et arrière, aux écopes de freins et aux déflecteurs en 2019. Surtout qu'ils n'élimineront pas le problème des monoplaces qui ne parviennent pas à se suivre de près en course.

Néanmoins, il y a un contexte plus large pour expliquer le pas franchi cette année, qui en fait plus qu'un simple changement supplémentaire. Il s'agit en fait de la première expression – d'un aperçu, si vous préférez – de la nouvelle approche de la F1 pour faire face à ses problèmes. 

Mais il est d'abord essentiel de gérer les attentes. Les ajustements ne permettront pas aux pilotes de se blottir dans l'aileron arrière de la monoplace qui les précède sans difficulté, ni de lancer des attaques audacieuses, mais cela devrait légèrement atténuer le problème. Ce qui compte, c'est que cela constitue une tentative de la FIA d'appliquer certaines conclusions issues des études menées par la F1, avant des changements bien plus drastiques en 2021.

Ancien chef designer chez Ferrari, Nikolas Tombazis a rejoint la FIA en mars dernier pour prendre en main le département technique dédié aux monoplaces. Il s'est immédiatement jeté sur la tâche consistant à évaluer quelles mesures prévues à long terme pour la F1 pourraient être mises en œuvre dès cette année. 

"La réglementation 2017 a atteint l'objectif d'améliorer la performance au tour, mais a rendu la capacité des monoplaces à se suivre bien plus mauvaise qu'en 2016", explique Tombazis. "Nous faisions donc face à une tendance négative pour quatre ans, jusqu'en 2020, en espérant une solution importante en 2021. Juste après avoir rejoint la FIA, en discutant avec le président [Jean Todt], nous avons décidé que nous ne pouvions pas vraiment attendre quatre ans pour faire quelque chose. Le délai était assez court pour agir, et le champ d'action n'était pas énorme."

"Nous devions respecter le processus pour un changement de réglementation, et il nous fallait donc un certain soutien des équipes. Nous devions réaliser ça avant le 30 avril, sans quoi nous aurions eu besoin de l'unanimité des équipes, ce qui était virtuellement impossible."

Voici pour l'aspect politique. Malgré certains désaccords, notamment chez Red Bull, les propositions ont été acceptées par la majorité des écuries. 

L'objectif principal est d'atténuer le phénomène d'éjection des flux d'air provoqué par des éléments aérodynamiques, qui permettent aux équipes d'envoyer ces flux vers l'extérieur des pneus avant afin de réduire la traînée. Cette technique s'est imposée en 2009, lorsque la réglementation a augmenté la largeur de l'aileron avant, et les écuries ont dû être plus agressives encore lorsque celle-ci a été réduite à nouveau de 150 mm en 2014. 

En 2019, les changements provoquent une augmentation de la largeur de l'aileron, le faisant passer de 1800 mm à 2000 mm (soit la largeur totale des roues), ainsi qu'une augmentation de 25 mm de la profondeur et de la hauteur des dérives latérales. Les éléments de part et d'autre sont par ailleurs réduits à cinq, et le nombre de virures sous l'aileron limité à deux de chaque côté. 

Les géométries autorisées sont également plus restreintes, et les conduits de freins simplifiés. Les déflecteurs ont été abaissés de 150 mm et avancés de 100 mm. Ce dernier changement n'est pas lié au processus mais a été pensé pour améliorer la visibilité des sponsors. À l'arrière de la voiture, l'aileron a été rehaussé de 50 mm et élargi de 100 mm, tout en gagnant 20 mm en profondeur. 

"L'une des choses essentielles qu'essaient de faire les aérodynamiciens, c'est de déplacer le sillage des roues vers l'extérieur", précise Tombazis. "Dans une certaine mesure, de bonnes équipes peuvent s'en débarrasser, et l'empêcher d'aller sous la voiture où il affecterait les performances des déflecteurs, du diffuseur et ainsi de suite. Le contrôle de ce sillage se fait grâce à une multitude de vortex provenant de divers dispositifs : les dérives latérales, les éléments de l'aileron avant, les appendices sur les conduits de freins, etc."

"Tout ça réuni crée une structure compliquée du flux d'air, qui repousse le sillage vers l'extérieur. C'est une bonne chose pour la performance, mais une mauvaise pour ce qui est de suivre une autre voiture."

"D'un autre côté, le flux d'air atteignant la position longitudinale de l'aileron arrière peut être entraîné dans des vortex très puissants, et à partir de là être envoyé vers l'intérieur et vers le haut."

"Cela crée une sorte de champignon. Ce champignon est une bonne chose puisqu'il absorbe une grande partie de l'air sale qui se trouve au milieu et en bas, et le pousse vers le haut. Ce vide est comblé par un flux d'air venant de l'extérieur, donc lorsque la voiture derrière l'atteint, elle rencontre un flux d'air bien plus propre."

"Une partie de ce qui a été découvert pour 2021, c'est que si ce sillage allait plus loin, il atteindrait le champignon plus efficacement. Et s'il était assez loin à l'extérieur, il ne serait pas attiré ni repoussé vers le haut. Donc ce qu'il en resterait aurait un effet négatif."

"La clé de ce que nous avons essayé de faire pour 2019, c'est réduire le pouvoir de l'aileron avant pour contrôler ce paramètre, afin de contrôler le sillage et réduire l'opportunité qu'a la zone du conduit de freins de faire la même chose, tout en renforçant le pouvoir de l'aileron arrière pour avoir un vortex plus important, déplacé dans une position légèrement meilleure afin de mieux attirer ce sillage."

"Initialement, les équipes étaient assez pessimistes. Nous avons présenté les règles qui simplifieraient massivement ce domaine, amélioreraient la manière dont le sillage de l'aileron est géré, ainsi que le vortex Y250 [ce tourbillon fort en énergie, créé par la transition entre la zone neutre imposée par la FIA au milieu de l'aileron avant et la zone extérieure]."

"Ils étaient plutôt réticents, alors juste après le Grand Prix de Bahreïn, en avril 2018, nous avons proposé aux écuries la possibilité de mener des études sur ce phénomène, sur la base du volontariat, afin de vérifier par elles-mêmes si cette hypothèse était valable. Huit des dix équipes ont participé et nous envoyé un rapport. De manière générale, elles ont toutes plus ou moins confirmé ces tendances."

L'augmentation des dimensions de l'aileron avant semble paradoxale. Aligner sa largeur avec celle des roues avant signifie que le flux d'air doit être moins dévié, ce qui est contraire aux objectifs, mais certaines concessions ont été faites afin d'assurer des niveaux d'appui et un équilibre aérodynamique qui se situent dans une fenêtre acceptable.

"Nous avons opté pour une légère augmentation des dimensions, car nous ne pouvions pas prédire exactement à quel point l'aileron avant aurait de l'emprise, ni si la voiture serait suffisamment équilibrée", ajoute Tombazis.

"Intrinsèquement, on veut des voitures capables de développer approximativement 46 à 48% d'équilibre aéro, et on ne veut pas que ce soit trop marginal ou même irréalisable. Il est donc mieux d'avoir un aileron qui est légèrement surpuissant, plutôt que d'avoir un aileron qui ne l'est pas suffisamment."

Tout ceci paraît rationnel, mais aussi peut-être très semblable à ce qui a déjà été dit par le passé. Ce qui est essentiel ici, c'est le niveau de recherche qui a été mis en œuvre pour ce règlement. Même si cet ensemble de modifications représente seulement une sélection et des idées modestes qui sont à la base des études pour 2021, il s'appuie sur une analyse rigoureuse. C'est ce qui signifie aussi que l'incidence sera limitée, car l'histoire est loin d'être terminée. Certaines équipes laissent entendre que la réduction du phénomène d'éjection des flux d'air sera infime, voire même négligeable. 

"Tous les changements de réglementation qui ont eu lieu par le passé ont fait l'objet de moins de recherches aérodynamiques, à l'exception du règlement 2009", assure Tombazis. "Cet ensemble de règles avait bénéficié d'un temps considérablement plus important que celui que nous avions, et avait permis de trouver des solutions décentes, mais il avait échoué car le règlement était trop permissif."

"Le groupe de travail sur les dépassements avait cerné les choses pour les dérives latérales, et certaines zones où il fallait se situer, mais il n'avait pas abordé la forme des éléments, permettant ainsi à des géométries très complexes d'évoluer. C'était facile pour les équipes de faire des dérives très incurvées, des éléments multiples, des dispositifs extrêmement chargés qui n'aidaient pas ces phénomènes."

"Cela a coïncidé avec une période durant laquelle il y a eu d'énormes progrès de la CFD, et de la capacité à voir dans le détail les caractéristiques des flux par rapport au passé plutôt ignorant de l'aérodynamique de la fin des années 90. En 2009, l'intention était bonne, mais la manière dont le règlement avait été mis en place était insuffisante pour atteindre cet objectif."

"Le défi auquel nous avons fait face cette fois, c'était de créer suffisamment de détails. Par le passé, le règlement n'était fait que de cases pour 'inclure' ou 'exclure' et décrivant les volumes dans lesquels la carrosserie pouvait ou non se trouver. Depuis 2009, il a commencé à s'intéresser aux formes, aux courbures et aux zones protégées."

"Le règlement 2019 est un pas supplémentaire dans cette direction. Nous commençons donc à parler de l'orientation des surfaces. Par exemple, il y a une référence au vecteur normal des surfaces de la dérive latérale afin que ça ne dépasse pas un certain angle, il y a une référence à la surface des profils d'ailerons pour ne pas aller au-delà d'une certaine orientation."

"Tout cela vise à faire en sorte que la dérive latérale d'aileron avant soit seulement légèrement incurvée et non autant qu'actuellement, et que les flaps principaux ne soient pas dotés de discontinuités soudaines ou de changements de section qui créeraient des vortex permettant aux ingénieurs de retrouver ces effets."

À la surprise générale, la réglementation a été approuvée à la majorité en temps et en heure. Mais ensuite a débuté un long processus de rédaction, d'affinage, de clarification et d'optimisation. Récemment, des modifications ont été apportées pour éviter que les dispositifs de réglage de flap sur l'aileron avant ne soient positionnés et conçus de manière à favoriser l'éjection des flux d'air. Tel est le niveau de détail exploré pour empêcher les équipes de retrouver les mêmes effets qu'auparavant.

"Les équipes connaissent les principes fondamentaux du design depuis le 30 avril, et rien n'a changé dans le concept", rappelle Tombazis. "Mais beaucoup de choses ont changé dans la rédaction, dans le détail, et il y a eu des clarifications, ce qui a pris énormément de temps. Je dois dire que je suis ravi de la manière dont les équipes se sont comportées durant ce processus. Elles ont été constructives, même si ça n'a pas toujours été facile, et ont tenu à éviter la controverse lors du premier Grand Prix."

"Dans le règlement, il y avait pas mal de formulations telles que 'au minimum' ou 'dans le but de...', ce qui nous a permis, à la FIA, de tirer un peu plus sur les rênes. Cela nous a donné une marge pour affiner les choses au cours des réunions du Groupe de travail technique."

Personne ne prétend que cette réglementation soit autre chose qu'une phase intérimaire avant la possible onde de choc des changements pour 2021. On s'attend à ce qu'il n'y ait pas d'autres ajustements en 2020, ce qui offrirait deux années de stabilité aux écuries.

"Il ne reste que deux ans avant 2021, et il y aura alors de grosses étapes franchies", confirme Tombazis. "Nous n'avons aucun objectif pour ajouter des étapes intermédiaires entre 2019 et 2021, donc théoriquement 2020 sera stable, à moins d'une gigantesque faille qui se révèle indésirable. Mais je ne crois pas que ce sera le cas."

La clé de cette réglementation se situe dans les relations entre la FIA et la Formule 1. L'ancien patron technique de Benetton et Williams, Pat Symonds, dirige le département technique de la F1 qui travaille sur la recherche et le développement afin de concevoir le règlement 2021. L'application dès 2019 de certaines conclusions a été fortement encouragée par la FIA.

"Nous sommes très proches de la Formule 1", souligne Tombazis. "Nous partageons le même objectif d'améliorer la F1 et de la maintenir viable, nous soutenons le travail qu'ils fournissent et nous y contribuons. En tant que FIA, nous devons écrire le règlement et en avoir le contrôle. Mais ils ont passé énormément de temps et fait de gros efforts pour participer à la recherche, ce pour quoi nous n'aurions sincèrement pas eu les ressources. C'est une situation gagnant-gagnant. Nous entendons parfois que c'est un projet séparé, qu'il y a deux organisations séparées, mais nous travaillons étroitement."

"Ce règlement 2019 était essentiellement un développement de la FIA, non pas en raison d'un désir d'en faire 'mon projet contre leur projet', mais en raison de contraintes de temps. La réglementation a été faite en quelques semaines. Pour 2021, il y aura des changements plus vastes, nécessitant bien plus de recherches, alors ils travaillent beaucoup. Nous avons fréquemment des réunions à ce sujet, et dans l'ensemble, je crois que c'est un bon processus."

Ce dont on peut être certain, c'est que s'il s'agit d'un pas dans la bonne direction, il demeure infime sur le chemin à suivre. Il est peu probable que l'on assiste à une grande amélioration des dépassements lors du Grand Prix d'Australie, qui ouvrira la saison au mois de mars. De plus, l'Albert Park est l'un des pires circuits pour doubler, donc nous devrions être prudents avant de tirer des conclusions trop hâtives. 

Mais si ces modifications atténuent un peu le problème des voitures qui se suivent, ou même l'empêche simplement de s'aggraver, cela vaut la peine d'être fait. Les équipes critiqueront les coûts induits, mais au moins la direction prise a été bien étudiée. Et du point de vue des fans, toute perturbation réglementaire accroît les possibilités de changements dans la hiérarchie. 

"L'Australie ne sera jamais un circuit très divertissant, donc je ne crois pas que nous pourrons vraiment juger là-bas", prévient Tombazis. "Nous devrons voir sur la durée."

"De plus, si une équipe parvient à faire du bien meilleur travail que toutes les autres, et se retrouve six dixièmes devant, alors j'ai le regret de dire que ça pourrait être une année ennuyeuse. Car peu importe à quel point les autres peuvent être proches, s'ils perdent le contact après un tour, alors ce ne sera pas particulièrement excitant."

"Globalement, nous devons continuer à redoubler d'efforts sur beaucoup de sujets, que ce soit les pneus, le règlement sportif et ainsi de suite, faire tout ce que nous pouvons. C'est un pas important vers 2021, mais ce n'est pas encore 2021."

"Nous espérons qu'il y aura une amélioration et nous croyons que ce sera probablement le cas, mais si ça ne l'est pas, ça ne veut pas dire qu'il faut tout stopper pour 2021 et ne rien changer. Avec l'ingénierie et la science, on ne tape pas toujours dans le mille du premier coup. Tant que nous ne verrons pas comment ça se passe, nous ne serons pas en mesure de tirer des conclusions."