F1 Tech'

Lundi 28 février 2011 1 28 /02 /Fév /2011 22:58

Réglement technique 2011 :

des nouveautés pas vraiment nouvelles

 

En 2011, comme nous le savons, les pneus changent, mais ce ne sont pas les seules nouveautés techniques de la saison... si toutefois on peut parler de nouveauté.

 

~ Un aileron arrière mobile


Côté changement technique, la grande nouveauté se situe sur l’arrière, avec un nouvel aileron mobile.


L’intérêt du système ? Dans l’absolu : aller plus vite pardi.


Pourquoi ? Parce qu’un aileron plus braqué, c’est plus d’appui. C'est bien en virage, mais moins pour la vitesse de pointe, la trainée générée étant plus importante. Et ça, ce n’est pas terrible en ligne droite.


Comment fonctionne cet aileron mobile ? Le pilote appuie sur un petit bouton qui actionne le mécanisme pour augmenter l’écart entre les 2 flaps de l’aileron. L’écart passe ainsi de 15mm à 50mm et permet de modifier le flux aéro sur l’aileron : il se partage autour de l'aileron, ce qu'on appelle « calage ». L'effet est immédiat : forte perte d’appui et de trainée aérodynamique. Gain de vitesse estimé : de 15 à 20 km/h.
L’aileron retrouve sa configuration initiale dès que le pilote touche la pédale de frein. 

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Du coup, en théorie, avec un tel aileron, il suffirait d’adapter l’écart entre les flaps dans chaque portion de circuit pour optimiser l’équilibre appui / vitesse tout au long du tracé. Rien de révolutionnaire là-dedans, car ce principe est bien connu depuis longtemps. Il était simplement interdit jusque-là. Et qui dit interdiction dit moyen de la contourner. Les ingénieurs s’étaient penchés sur la question, proposant diverses solutions. La dernière en date, nous la connaissons bien : le fameux F-duct de l’an passé. On le rappelle, il s’agissait d’un système grâce auquel le pilote pouvait modifier le flux sur son aileron arrière en obstruant de la main l’entrée d’air d’un conduit à l’intérieur de la monoplace. Autorisé l’an passé, il est désormais interdit, mais en compensation la FIA a autorisé le fameux aileron arrière mobile.


Oui mais voilà, comme toujours en F1, tout n’est pas si simple ! Aileron arrière mobile oui, mais pas tout le temps, et pas n’importe comment.
Il sera utilisable à volonté en essais et en qualifs : les chronos devraient donc être sensiblement meilleurs lors des qualifications le samedi. Le dimanche, en revanche, l’aileron n’est pas destiné à augmenter la vitesse au tour, mais à faciliter les dépassements. Il ne pourra donc être utilisé que par le pilote qui se situe à moins d’une seconde dans le sillage du pilote qui le devance. Et uniquement s’il se trouve dans la zone de dépassement préalablement définie, soit les 600 derniers mètres de la ligne droite. Pour ne pas voir d'utilisation abusive de l'aileron ajustable, le système sera géré électroniquement par la FIA. Inactif au départ, il devient potentiellement actif à partir du 2ème tour. Dès qu'une voiture remplit les conditions de son utilisation, une diode s’allumera automatiquement dans le cockpit du pilote autorisé à faire usage de son aileron.
Vous trouvez ça restrictif ? si peu ! (ironie bien sûr)


La FIA a toutefois d’ores et déjà annoncé que des ajustements pourront être réalisés en cours de saison afin d’assurer l’efficacité du système. On espère bien, car des réserves ont déjà été émises de la part de plusieurs pilotes quant à son utilité réelle. Certains, comme Rosberg, s'inquiètent même de la potentielle dangerosité de ce système.


~ KERS ou SREC : le retour ~


Comme il y a 2 ans, le KERS sera bien là cette saison, mais il est facultatif. Chaque écurie décidera de l’utiliser ou non en fonction des circuits.


En 2009, il n'avait pas donné entière satisfaction, et l'ensemble des écuries s'était mis d'accord pour ne pas l'utiliser la saison dernière. Mais cette saison, il revient... plus fort ? Non, mais sûrement plus léger. On se souvient que c'était le poids du mécanisme qui gênait les écuries car elles disposaient de moins de lest à placer pour régler l'équilibre de la voiture. Cette saison, le KERS a donc perdu quelques kilos et devrait également être plus facile à installer et désinstaller. De plus, le poids minimum des F1 a été remonté de 620 à 640 kg pour inciter le maximum d'écuries à l'utiliser. Une bonne utilisation du KERS serait en effet un plus pour l'image de la F1, car ce système lui permet de retrouver un peu de son rôle de pionnière dans le développement automobile à l'aube du grand changement énergétique.

Côté gain de performance, rien n'a changé sur les limitations techniques imposées par le règlement : pas plus de 60 KW produits, c’est-à-dire environ 80 chevaux. Et une utilisation limitée à 400 Kj par tour, ce qui représente environ 6 secondes d’usage. Malgré ces limitations, le KERS devrait être plus efficace en 2011 selon l'écurie Lotus Renault, notamment en qualifications. Les monoplaces en tireraient un profit maximum sur leur tour lancé. Efficacité aussi lors du départ car le KERS devrait offrir un gain de performance substantiel, de 10 à 20 mètres sur le point de freinage pour le premier virage. Des avantages significatifs ne peuvent pas être ignorés.

Pour mieux (re)comprendre le KERS, visitez notre dossier tech'  !

Par Marie - Publié dans : F1 Tech'
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Jeudi 18 février 2010 4 18 /02 /Fév /2010 00:20

Attention, travaux sur règlement sur les 19 prochains GP
- Adaptez votre conduite -


Comme chaque année, le début de la saison arrive avec son lot de nouveautés réglementaires. Les raisons de ces changements sont multiples et bien connues des férus de F1 : améliorer le spectacle, réduire les coûts, augmenter la sécurité. Objectifs atteints pour 2010 ? Réponse dans 19 grand prix…



Plus de passage à la pompe


En 2010, tous les pilotes prendront le départ des grand prix avec le carburant nécessaire pour faire la totalité de la course. A partir du moment où le pilote quittera la voie des stands le dimanche pour se placer sur la grille, il sera interdit de rajouter ou d'enlever de l'essence dans sa voiture quelques soient les circonstances, météorologiques ou autres. Le but de cette nouveauté est de supprimer les stratégies des équipes qui déplaçaient trop souvent le spectacle dans la pit-lane – les pilotes gagnant des places grâce à leurs arrêts au stand et non en bataillant sur la piste. C'est aussi une contrainte technique majeure pour les motoristes qui devront concevoir un moteur peu gourmand et pour l'aéro car il faut intégrer un réservoir plus grand (de 45 à 60 kg de carburant en 2009, il en faudra 160 à 170 en 2010).

/Ferrari_Pitstop_2008_Japan_01_PHC.jpg

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Le facteur humain deviendra plus important, entre les calculs de consommation qui devront être justes pour éviter la panne sèche et les arrêts qui ne serviront plus qu'à changer les pneus et dont le temps ne dépendra plus que de la dextérité des mécaniciens, et non du débit de la ravitailleuse. Pour les arrêts d'ailleurs, il est désormais interdit de soulever la voiture avec un dispositif motorisé. Adieu donc aux crics hydrauliques qui soulevaient la voiture en un clin d'œil, et bonjour aux biscoteaux des préposés aux crics.
Pour les pilotes, il s'agira de s'habituer à une voiture qui évoluera tout au long de la course et surtout de prendre soin de leurs gommes qui risquent de souffrir du surpoids au début des grand prix. Pour les spectateurs, plus question de prévoir les arrêts au stand, ils ne seront plus dictés par la quantité d'essence et pourront donc avoir lieu à n'importe quel moment de la course. Impossible également de calculer la consommation des moteurs car la quantité d'essence embarquée au départ de la course redevient secrète.
Dernier effet de ce changement de règlement, les qualifs redeviendront un véritable exercice de style et de vitesse puisqu'elles se feront à vide. Que le plus rapide décroche la pôle !


Du changement dans les qualifs

Les 10 pilotes ayant participé à la dernière partie des qualifs (Q3), devront prendre le départ avec les mêmes pneus alors que les autres pourront chausser des gommes neuves. Conséquence, parmi les 10 premiers, ceux qui ont opté pour les tendres seront probablement devant sur la grille mais risquent de se faire rattraper rapidement au début de la course par ceux ayant choisi les durs qui sont plus performant sur la durée. Dépassements ?



Mettre la gomme

Depuis quelques années, les pneus sont un facteur clef de la performance des monoplaces, en 2010 cela sera encore le cas et quelques changements sont de mise.
Graphics 2009 England
- En passant des rainurés aux slicks en 2009, le train avant avait gagné plus de grip que l'arrière. Pour équilibrer les voitures, cette année les pneus avant seront plus étroits passant de 270 à 245 mm de largeur.
- Les flasques qui fleurissaient sur les jantes depuis plusieurs années sont supprimées pour des questions budgétaires, mais il est possible que cela favorise les dépassements en déventant moins le poursuivant. Et question esthétique c'est quand même plus joli !
- Les couvertures chauffantes que les écuries utilisent pour mettre les gommes en température avant de les monter sur les monoplaces sont toujours autorisées mais le chauffage des jantes est désormais interdit. Les pilotes devront donc particulièrement s'appliquer pour faire monter les pneus en température dans le tour de formation sous peine de surprise au premier freinage !
- La gestion des pneus sera plus complexe pour les équipes car le nombre de trains de pneus par pilote et par weekend passe de 14 à 11 (6 "prime" ou "durs" et 5 "option" ou "tendres"). Afin d'encourager les équipes à rouler lors des essais du weekend, un de ces trains devra être rendu avant la seconde séance libre du vendredi, et deux autres rendus avant la séance du samedi matin précédant les qualifications.


Une question de poids


Mauvaise nouvelle pour les commissaires de piste : en 2010, une F1 pèsera 620 kg contre 605kg (pilote compris) l'année passée. L'idée d'origine était d'encourager l'utilisation du KERS mais puisqu'il a été définitivement abandonné, cela permettra aux écuries d'avoir plus de lests à placer à des endroits stratégiques. D'autre part, les gros gabarits parmi les pilotes seront moins désavantagés qu'avant, de quoi endiguer la chasse aux kilos qui avait lieu dans le paddock en 2009 ?


La chasse aux points

/Photos_saison_2009_Allemagne_podium_Webber2.jpg
Avec l'augmentation du plateau, les points seront distribués aux dix premiers et non plus aux huit comme l'an dernier. Le barème évolue également en accordant une véritable prime à la victoire. Le but est de pousser les pilotes à ne pas se contenter d'une place d'honneur et à chercher la première place jusqu'au bout.


 
 Positions 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2009 points
10 8 6 5 4 3 2 1 0 0
% de perte
  -20% -25% -17% -20% -25% -33% -50%    
2010 points
25 18 15 12 10 8 6 4 2 1
% de perte
  -28% -17% -20% -17% -20% -25% -33% -50% -50%


Tour de formation et voiture de sécurité

Photos-saison-2009-Singapour_safetycar.jpg
Quelques changements dans le déroulement de la course :
- Si un pilote perd sa place dans le tour de formation et qu'il ne peut la reprendre, il devra s'élancer de la voie d'accès de la voiture de sécurité.
- A l'entrée du Safety Car en piste, les pilotes devront garder leur position. Les retardataires ne seront plus autorisés à doubler la voiture de sécurité. Les interventions de celle-ci seront donc plus brèves et moins confuses. Il faut par contre espérer que les retardataires sauront se ranger pour laisser passer les leaders lors de la reprise de la course.


Essais et rookies


Les essais privés sont toujours interdits pendant la saison et le nombre de jours d'essais aéro (essais en ligne droite) est réduit de huit à quatre jours. Il ne faudra pas se louper en soufflerie ou en CAO (conception assistée par ordinateur)
.
Par contre, si en cours de saison, une équipe veut changer de pilote, le nouveau aura le droit à une journée d'essais privés s'il n'a pas couru en F1 dans les deux années précédentes.
Par Marine - Publié dans : F1 Tech'
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Dimanche 27 septembre 2009 7 27 /09 /Sep /2009 11:00
Le KERS

On attendait une révolution, nous avons eu droit à un fiasco… mais pendant la première moitié de saison seulement, car depuis quelques courses, les écuries qui ont persisté commencent à remonter. Cela mérite bien de s’intéresser d’un peu plus près à lui : le KERS !

La genèse : De plus en plus montrée du doigt en raison de sa grande tendance au gaspillage, la Formule 1 a tenté de "verdir" son image avec une nouveauté technologique qui devait rendre les F1 plus "écologiques". Ce nouveau sujet de recherche baptisée KERS pour ''Kinetic Energy Recovery Systems'' (en français, ''Systèmes de récupération d'énergie cinétique'' - SREC) a permis, dans une certaine mesure, à la F1 de retrouver son rôle de laboratoire de recherche pour l'industrie automobile. Derrière ce nom compliqué se cache une idée simple : récupérer l'énergie perdue au freinage pour la réutiliser plus tard.

Présenté comme une grande innovation, un pas considérable dans le sens d'une voiture plus écologique, le KERS n'est toutefois pas si novateur. En effet, des solutions de ce type existent déjà dans d'autres domaines, trains ou voitures hybrides par exemple. Le gros défi lancé aux ingénieurs était donc de l'appliquer à la F1 avec des contraintes de poids et de performance imposées. Ce n'était pas une mince affaire ! En effet, les monoplaces actuelles sont conçues bien en deçà du poids réglementaire fixé par la FIA, pour permettre de placer des lests afin d'équilibrer au mieux la voiture. Ainsi pour compenser le poids du KERS, il faut supprimer une partie de ce lest, ce qui peut perturber l'équilibre de la voiture.

Adapté à la Formule 1, le KERS est théoriquement utilisé comme un "coup de pouce" pour mieux accélérer à la sortie d'un virage ou aider au dépassement. En pratique, il sert aussi beaucoup à ne pas se laisser dépasser. Une innovation technologique et écologique théoriquement intéressante pour le sport et le spectacle si les écuries réussissaient à la mettre au point.

Le règlement de la FIA pour la saison 2009

~ Le KERS n'étant pas obligatoire, chaque écurie est libre cette saison d'introduire ou non ce nouveau système. Elles peuvent choisir de l'installer à la carte suivant les grand-prix, sur leurs deux monoplaces ou juste sur une seule.

~ Ne faisant pas partie du moteur, le KERS n'est pas soumis au gel des technologies et peut être modifié en cours de saison.

~ La puissance entrant et sortant doit être au maximum de 60kW, soit 80 chevaux, la puissance d’une Clio II 1.9 diesel.

~ L'énergie libérée doit être au maximum de 400kJ par tour, ce qui permet de l’utiliser pendant environ 6 secondes par tours à pleine puissance, en une ou plusieurs fois.

~ La libération de l'énergie doit être totalement contrôlée par le pilote. Il est interdit par exemple, d'utiliser l’électronique de bord pour enclencher le KERS progressivement au moment où le pilote appuie sur l’accélérateur. A l'inverse, l’accumulation de l'énergie se fait automatiquement lors des phases de freinage. En revanche, l'objectif étant d'utiliser de l'énergie recyclée issue des freinages, il est interdit de recharger le KERS lors d'un arrêt au stand. Au départ les Formule 1 peuvent s'élancer avec le KERS chargé, puisque pendant le tour de formation, ils peuvent le charger et l'utiliser dès que la ligne est franchie.

~ Le KERS doit être connecté sur le train arrière. Il n’est donc pas permis d’utiliser l’énergie produite par le freinage des roues avant pour recharger le KERS.


Les solutions techniques envisagées

Le règlement de la FIA pose un certain nombre de contraintes, principalement pour limiter la puissance du KERS, mais ne précise pas quelles technologies peuvent être utilisées, laissant toute liberté aux ingénieurs. Le stockage de l'énergie peut donc se faire soit sous forme mécanique soit sous forme électrique.

Les solutions mécaniques étudiées

 
~ L’accumulateur hydraulique

 
Cette technique utilise accumulateur hydraulique pour stocker l’énergie et une pompe hydraulique au freinage qui se transforme en moteur hydraulique pour restituer l’énergie. Cette solution avait été retenue par McLaren lors d'une première tentative de récupération d'énergie en 1999. Néanmoins, elle a été interdite par la FIA, l’époque étant plus à la limitation de puissance des monoplaces qu’à l’écologie.

~ Le volant d'inertie


Avec cette technique, le freinage met en rotation un disque relativement massif.

Le point négatif de cette solution : le comportement de la voiture risque d'être perturbé par l'effet gyroscopique* qu'il génère. Un effet qui sera variable suivant la vitesse de rotation du volant et qui risque de modifier le comportement de la voiture d'un tour sur l'autre.

Honda a, un temps, tenté de développer un Kers de ce type avec la société Flybrid avant d'abandonner le projet en même temps que l'écurie a été rachetée par Brawn.
Les solutions électriques étudiées : des alternateurs / moteurs électriques et des batteries

Cette solution est la plus proche de celle qui est utilisée par les moteurs hybrides actuels. C'est d'ailleurs cette solution qui a été retenue par les quatre écuries (Renault, Ferrari, McLaren, BMW) ayant utilisé un KERS en Grand Prix cette saison.

Trois éléments composent ce KERS :
  • - un moteur électrique relié au vilebrequin du moteur à qui il fournit la puissance supplémentaire
  • - des batteries ion-lithium capables de stocker et libérer très rapidement l'énergie
  • - un boitier de contrôle, lié au boitier électronique, qui permet de gérer la charge comme la décharge.
Les solutions mixtes possibles

Les écuries peuvent aussi choisir un mélange de ces différentes technologies. Il est ainsi par exemple possible d'utiliser un volant d'inertie pour stocker l'énergie mais de le séparer du moteur par un dispositif électrique.

Parmi les écuries engagées, Williams a développé un KERS hybride mécanique et électrique qui fonctionne comme suit : la monoplace utilise un volant en matériaux composite "chargé" de particules magnétiques. Ce qui permet d'intégrer le moteur/générateur dans la volant et gagner du poids. Jusqu'à présent, l'écurie britannique n'a pas encore incorporé ce dispositif à sa voiture lors des week-end de course, mais n'a pas renoncé à y parvenir d'ici la fin de saison.

Cette liste de solutions possibles n'est bien sûr pas exhaustive.



Les problèmes à résoudre


L'un des problèmes du KERS est sa dangerosité potentielle. Des précautions importantes doivent être prises pour les pilotes et les mécaniciens lorsqu'il est installé dans une auto. Même si des solutions semblent avoir été trouvées, le KERS n'est toujours pas exempt de tout danger.

L'autre problème, peut-être le plus important, et ce quelle que soit la solution retenue, est que le poids du système doit être limité (on parle de 40 à 60 Kg) et son encombrement doit être réduit afin d'être placé dans l'espace restreint d'une F1.
Concrètement, les batteries du KERS sont souvent situées sous le baquet du pilote, là où de la place peut être trouvée. L'impossibilité de placer les éléments du KERS là où ils pourraient servir l'équilibre de la voiture place les écuries dans une position délicate. Un choix cornélien s'impose à elles : puissance ou équilibre ?
La physionomie de la saison nous montre la réponse choisie : la plupart des équipes ne tournent plus avec leurs 2 voitures équipées du KERS. L'équilibre est donc privilégié aux 80 CV supplémentaires pendant 6 secondes par tour...
Le poids et l'encombrement restent à l'heure actuelle un problème insolutionné... ou insolutionnable ?

Il faut aussi que la mise en action du KERS tant au freinage qu'à l'accélération soit parfaitement contrôlable. Une accélération ou un freinage trop brutal risquent de perturber le comportement de la voiture et lui faire quitter la trajectoire, voire la piste.
Sur ce point, des solutions ont été trouvées.
Chez Renault notamment, les pilotes disposent sur leur volant de plusieurs boutons leur permettant de régler la charge et la décharge. Pour chaque circuit, l'équipe calcule quelle puissance d'énergie doit être emmagasinée dans les virages pour offrir la puissance maximale lors de la libération de l'énergie. Les pilotes ne touchent pas à ce bouton en course.
En revanche, ils peuvent intervenir sur la puissance libérée lors de la décharge. En effet, sous la pluie par exemple, libérer 80 CV peut s'avérer dangereux. Les pilotes peuvent donc abaisser le nombre de chevaux libérés, ils pourront alors en bénéficier plus longtemps.


L'avenir


La FIA a volontairement limité la puissance pour que la différence de performance entre les "bons" et les "mauvais" KERS ne provoque pas un trop gros écart de performance. Dans le futur, on a évoqué une possible augmentation de la puissance autorisée (on parle de 120kW) et l'extension du KERS au train avant : l'énergie pourrait être récupérée également sur les roues avant. Il a aussi été question d'un KERS standardisé comme c'est déjà le cas pour le boîtier électronique et comme cela pourrait prochainement l'être pour la boîte de vitesse.

Malgré ces projets plus ou moins réels, l'avenir du KERS en F1 semble compromis. Dépense importante pour peu de résultats, de nombreuses écuries ont déjà annoncé ne pas vouloir du KERS pour l'an prochain. La perturbation au niveau de l'équilibre de la voiture est trop importante pour que les 80CV supplémentaires, 6 secondes par tour, soient vraiment un avantage pour la course.

Un futur d'autant plus compromis que l'avenir à court terme du KERS en F1 est incertain. En 2010, il sera toujours autorisé par le règlement mais des annonces contradictoires sont parues dans les médias. D'un coté, la FOTA a annoncé que toutes les écuries s'étaient entendues pour ne pas l'utiliser, et de l'autre côté, Williams a indiqué qu'ils développeraient leur solution hybride mécanique/électrique la saison prochaine, en vue d'une probable utilisation, même si sur ce dernier point, Sam Michael a fait une légère marche arrière.

A plus long terme, c'est le successeur de Max Mosley à la tête de la FIA qui devra trancher sur l'avenir du KERS, et plus largement, sur l'avenir "écologique" du sport automobile.



Les retombées industrielles


Un des arguments des opposants au KERS était l'impossibilité d'appliquer les solutions techniques retenues pour la F1 à la voiture de monsieur tout le monde. S'il est évident que nous ne conduirons jamais une voiture équipée d’un petit bouton rouge permettant de dépasser plus facilement la voiture de police qui nous précède, certaines avancées technologiques pourraient trouver leur voie dans nos futures voitures. C'est le cas, par exemple, pour les solutions électriques avec les travaux effectués sur la réduction de la taille des moteurs électrique de forte puissance et la conception de batteries de faible encombrement capables d’être chargées et déchargées en quelques secondes. Du coté des solutions mécaniques, Williams a créé une société dont l'objectif unique est de vendre à toute société qui en aurait l'utilité les technologies développées pour la F1. Les retombées industrielles ne seront donc certainement pas nulles comme le prévoyaient les pessimistes.

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* Effet gyroscopique : La démonstration la plus simple et la plus parlante consiste à tenir à bout de bras une roue de vélo par les écrous du moyeu et de la faire tourner rapidement par une autre personne. Lorsque l'on tente de pencher sur le côté la roue en rotation, on ressent une résistance. C'est la conservation du moment de rotation qui tend à s'opposer à ce mouvement. (Wikipédia)
Par Cédric et Marie - Publié dans : F1 Tech'
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