Pourquoi les ailerons flexibles ont entraîné de nouveaux contrôles

Le sujet des ailerons flexibles reste l'un des plus grands champ de bataille opposant les équipes F1 et la FIA.

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Le fait même que la carrosserie d'une F1 ne puisse pas être totalement rigide signifie qu'une certaine flexibilité doit être permise. La zone grise qui enveloppe la définition de cette marge fait l'objet de discussions sans fin entre les concurrents et les instances dirigeantes depuis des années.

Et puisque la carrosserie est conçue pour fléchir à haute vitesse, et ne peut donc pas être mesurée physiquement lorsqu'elle se comporte de la manière souhaitée par les équipes, la situation est encore plus difficile à contrôler.

Les tests statiques ne permettent pas d'identifier une telle flexion car les forces imposées à la voiture lorsqu'elle est en mouvement créeront toujours un comportement plus dynamique. Les équipes le savent et travaillent donc avec une marge afin de s'assurer que leurs pièces passent les tests requis à l'arrêt mais fléchissent toujours de manière souhaitée quand la voiture est lancée en piste à plus de 250 km/h.

Il arrive cependant que les équipes repoussent trop les limites et incitent la FIA à prendre des mesures pour serrer la vis sur ce qu'elle estime être la limite acceptable en matière de flexibilité. C'est exactement ce qui se passe aujourd'hui, l'organe directeur ayant notifié aux équipes, dans une première version de directive technique publiée la semaine dernière, qu'elle allait sévir à partir du Grand Prix de Singapour.

La directive technique est basée sur un avertissement relatif à la flexibilité de la carrosserie qui était auparavant limité aux ailerons arrière, mais qui a été élargi pour inclure les ailerons avant. Deux formes d'exploitation seraient utilisées de part et d'autre de la grille.

Il semblerait que les principales préoccupations de la FIA en ce qui concerne l'aileron arrière portent sur le design des plaques d'extrémité et des montants de fixation. Les équipes doivent désormais soumettre "des dessins et des découpes des assemblages montrant la fixation des éléments de l'aileron arrière aux plaques d'extrémité, à la structure d'impact et au(x) mât(s)" ainsi que "des dessins et des découpes des assemblages montrant la fixation du(des) mât(s) de l'aileron arrière à la structure d'impact".

Il y a plusieurs manières d'exploiter la flexion des éléments, l'objectif principal des équipes étant de réduire la traînée. Autre avantage, cela permet d'utiliser une configuration à fort appui également, afin que les gains aérodynamiques s'équilibrent aux deux extrémités du spectre.

Red Bull Racing RB16B flecting rear wing
Ferrari SF21 rear wing FP1, Azerbaijan Grand Prix

Traditionnellement, les équipes de F1 réduisaient la traînée via deux méthodes : la fermeture des espaces entre les pièces et le mouvement longitudinal de l'ensemble. L'introduction de séparateurs de fentes sur l'aileron arrière au milieu des années 2000 a essentiellement proscrit la première de ces méthodes, bien que la FIA garde un œil sur la conception des ailerons afin d'empêcher les équipes d'en tirer profit.

La deuxième méthode est un peu plus difficile à surveiller, en particulier d'un point de vue dynamique, c'est pourquoi la FIA avait demandé aux équipes d'ajouter des points de référence sur leurs éléments à partir du Grand Prix d'Azerbaïdjan en 2021. Ces points peuvent être surveillés via la caméra embarquée orientée vers l'arrière et fournir un aperçu de l'inclinaison de l'aileron vers l'arrière sous charge.

On ne sait pas encore si c'est ainsi que la FIA a découvert une flexion douteuse de l'aileron arrière de certains concurrents, ou si elle estime qu'il est préférable de fermer certaines voies de développement potentielles que les équipes auraient pu emprunter plus tôt.

Alpine A523 rear wing
Mercedes F1 W14 rear wing Dutch GP

Une piste intéressante dans le développement de l'aileron arrière est récemment apparue, Alpine et Aston Martin ayant présenté des solutions similaires au Grand Prix de Monaco, que d'autres ont maintenant suivies. Ces équipes se différencient en revanche dans la manière dont la section de la pointe se connecte à la plaque d'extrémité, au lieu d'avoir une transition douce entre les surfaces.

La position et l'orientation du support métallique font la différence. Mercedes et Ferrari ont suivi l'exemple d'Aston Martin, tandis qu'AlphaTauri et McLaren ont suivi l'exemple d'Alpine. Dans les deux cas, la solution consiste à tenter de modifier le niveau d'efficacité de l'aileron, les équipes cherchant à altérer le vortex de la pointe.

Étant donné que les forces appliquées à ces nouveaux designs sont complètement différentes de celles modélisées avant l'introduction des nouvelles règles, il pourrait y avoir d'autres conséquences, en particulier si l'on considère la façon dont les fentes entre les éléments pourrait être affectées.

Cela ne veut pas dire non plus que des mécanismes similaires ne pourraient pas être trouvés dans ce qui serait considéré comme un design conventionnel, si une équipe parvenait à avoir une bonne flexion des surfaces en fibre de carbone ou dans les flancs qui relient les sections entre elles.

L'un des domaines dans lesquels la FIA s'est davantage intéressée cette année est celui des ailerons avant. Cela s'explique par le fait que les équipes considèrent l'aileron avant comme un moyen d'améliorer les performances de la voiture d'une manière qui n'était peut-être pas possible dans le passé.

McLaren MCL60 new nose detail
Alfa Romeo C43 front wing and nose comparison

Il est intéressant de noter que cette fois-ci, l'accent est mis sur la manière dont l'aileron avant est attaché au nez de la voiture car la FIA a demandé aux équipes de fournir des informations supplémentaires sur la conception dans ce domaine spécifique. L'explication se trouve dans le changement de règlement technique, en 2022, une nouvelle architecture ayant vu le jour et remplaçant un aileron auparavant fixé à des mâts reliés à la partie inférieure du nez.

Ce changement a offert aux équipes un nouveau terrain de jeu et les a poussées à faire des efforts dans ce domaine pour mieux comprendre comment obtenir des performances aérodynamiques dans la zone d'interaction entre le nez et les éléments de l'aileron avant.

La directive technique apporte également un éclairage sur la manière dont les équipes pourraient essayer d'obtenir un avantage illégal puisque la FIA considère que "les éléments de l'aileron qui peuvent pivoter par rapport à la carrosserie (par exemple le nez, la plaque d'extrémité ou la structure d'impact arrière) à laquelle ils sont fixés (par exemple en tournant autour d'une fixation)" ne sont pas conformes aux règles. Cela laisse entendre que la façon dont les éléments de l'aileron sont montés sur le nez pourrait fournir plus de liberté axiale que ce qui était prévu lorsque le règlement a été élaboré.

La dernière directive technique en date de la FIA semble ratisser large, afin d'intercepter la plupart des solutions actuelles ainsi que certaines qui pourraient apparaître dans un avenir assez proche. Cependant, le débat sur les ailerons flexibles ne s'arrêtera pas là car il ne fait aucun doute que les équipes continueront à s'intéresser à ce qui n'est pas explicitement couvert par le règlement afin de trouver encore plus de performance.

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