Galerie technique : Grand Prix de Chine

Galerie technique : Grand Prix de Chine

Dans cette galerie technique, F1i scrute les évolutions les plus notables introduites lors du Grand Prix de Chine  : “T”-wing sur la McLaren, nouveau capot sur la Ferrari, moyeux creux sur la Williams, tout en dévoilant des images inédites des nez de la Toro Rosso et de la Red Bull.

[caption id="attachment_267701" align="aligncenter" width="635"] © F1i[/caption]

“T” COMME TROUVAILLE

À Shanghai, McLaren a étrenné sa propre version du “T-wing” (baptisé ainsi en raison de sa forme qui évoque la lettre de l’alphabet), après Williams, Ferrari, Mercedes, Haas et Sauber.

On le sait, le règlement technique en vigueur cette saison a descendu l’aileron arrière de 15 cm, le situant de facto dans une zone où l’air est plus turbulent : les flux d’air circulant de part et d’autre de l’entrée d’air moteur se heurtent et créent des turbulences. Les aérodynamiciens se sont souvenus que le règlement permettait d’installer une dérive au-dessus du capot, comme dans les années 2008-2010. L’air s’écoule sur chaque face de cette surface, ce qui “redresse” les deux flux et produit, à la fin de la dérive, un flux beaucoup plus laminaire. Recevant un flux plus propre, de meilleure qualité, l’aileron arrière génère davantage d’appui.

Les aérodynamiciens n’ont pas seulement de la mémoire, ils ont aussi de l’imagination. Toujours à l’affût d’une solution permettant de produire de l’appui, ils ont repéré une faille en lisant scrupuleusement le règlement technique (c’est ainsi que procèdent les ingénieurs lorsque la réglementation change, comme nous l’avait expliqué Nick Chester). Selon Craig Scarborough, à la suite d’une erreur dans la mise à jour du texte, la réglementation a involontairement laissé une zone libre de 5 cm de long, où il est permis de placer de la carrosserie aux dimensions 2016, entre la dérive de requin et l’aileron arrière. Et, effectivement, la largeur et la hauteur maximales du “T”-wing correspondent grosso modo à celles de l’aileron arrière de l’an passé.

[caption id="attachment_267704" align="aligncenter" width="635"] © F1i[/caption]

QUEL LIEN AVEC L’AILERON ARRIÈRE ?

Le “T”-wing est un aileron qui crée une charge aérodynamique transmise à la voiture à travers la dérive de requin (ou le pilier dans le cas de la Mercedes W08). Mais il produit en même temps de la traînée, ce qui pourrait expliquer pourquoi la Red Bull – dont le concept original consiste à minimiser autant que possible la traînée – en est dépourvue.

On s’interroge beaucoup sur l’interaction du “T”-wing avec l’aileron arrière, qui reste assez vague. D’un côté, la déflection qu’il ferait subir au flux perturberait quelque peu le fonctionnement de l’aile arrière, mais dans des proportions acceptables par rapport au gain d’appui qu’il apporte. D’un autre côté, on peut imaginer, au contraire, qu’il amplifie l’effet de l’aileron arrière. L’écoulement libre de l’air a tendance à aplatir le flux qui s’élève à l’arrière de la voiture sous l’effet de l’aileron arrière et du diffuseur. Avec son angle d’incidence, le “T”-wing dévierait une partie du flux vers le haut, et la zone de basse pression générée dans son sillage aspirerait vers le haut l’air de la zone de basse pression générée derrière lui par l’aileron arrière (un peu comme l’aileron arrière interagit avec le diffuseur).

Le dessin retenu par McLaren rappelle celui choisi par Mercedes : un “T”-wing à deux plans, reliés par un élément arrondi sur la monoplace de Fernando Alonso et Stoffel Vandoorne. L’ailette ne compte qu’un plan sur la Williams, la Ferrari, la Haas et la Sauber. L’arrondi sur les côtés limiterait la formation de vortex, réduisant ainsi la traînée.

Adopté par la plupart des écuries, le “T”-wing est toutefois dans le collimateur de la FIA, notamment en raison de sa trop grande flexibilité, qui le rend fragile (celui de Valtteri Bottas a cassé lors des essais libres, et Haas a dû renforcer le sien à la demande de Charlie Withing à Melbourne). Dans le paddock, il se dit que la FIA souhaite introduire des valeurs de flexion maximales pour le Grand Prix d’Espagne.

[caption id="attachment_267705" align="aligncenter" width="635"] © F1i[/caption]

CURE D’AMAIGRISSEMENT

Sur la SF70H, Ferrari a introduit un capot moteur doté d’une ouverture rétrécie à l’arrière (adaptée aux fraîches températures de ce week-end à Shanghai) et d’un fond plat retouché sur sa face supérieure.

[caption id="attachment_267707" align="aligncenter" width="635"] © F1i[/caption]

WILLIAMS RETROUVE SON SOUFFLE

Williams a évalué des moyeux creux sur les roues avant de la FW40, elle qui avait inventé le système en 2013 avant de l’abandonner en cours de saison. Apparu pour la première fois sur la Williams FW35, le moyeu creux est réapparu en 2015 chez Ferrari, McLaren et Red Bull, puis chez Force India et Toro Rosso en 2016. Il consiste à dévier une partie du flux d’air capté par les écopes de frein et de rejeter ce flux énergisé (par l’effet de Venturi) à travers un orifice creusé dans le moyeu.

À quelle fin ? Quand le flux d’air ambiant rencontre une roue en rotation, plusieurs phénomènes se produisent, dont celui-ci : le flux se détache de la surface du pneu et crée derrière la roue une zone de basse pression et de turbulences, et ce, aussi bien au-dessus de la roue que sur ses flancs. Dénommé dans le jargon “tyre wake” (ou “tyre squirt”), cet air sale non seulement génère de la traînée mais perturbe aussi le flux d’air qui se dirige vers l’arrière et le dessous de la monoplace.

Le flux de haute pression qu’injecte le système du “moyeu soufflé” contribue à réduire le phénomène de séparation de l’écoulement d’air qui se produit sur le côté et le dessus du pneu. Par ailleurs, ce flux énergisé chasse l’air turbulent qui vient troubler l’air s’engouffrant sous la voiture. Il produit toutefois lui aussi une certaine traînée : tout est donc affaire de compromis.

Par ailleurs, l’écurie a retouché son aileron avant, en ajoutant un déflecteur sur l’un des volets, et en allongeant l’ailette fixée sur la dérive latérale.

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LE NEZ CREUX

Comme sa devancière, la STR12 possède deux prises d’air NACA situées sous le nez en vue d’alimenter en air le S-duct. L’image ci-dessus permet de visualiser l’extrémité du conduit interne (de forme rectangulaire) à l’intérieur du nez, ainsi que la manière dont il s’abouche avec le conduit situé sur la face avant de la monocoque.

Pour rappel, le S-duct permet de réénergiser le flux d’air qui passe sur le capot (en lui donnant de la vitesse) afin d’éviter que la couche limite ne prenne trop d’épaisseur et que le flux ne se sépare de la surface.

[caption id="attachment_267709" align="aligncenter" width="635"] © F1i[/caption]

McLAREN COUPE DANS LE VIF

Outre le “T”-wing évoqué plus haut (et un aileron arrière légèrement remanié, mais jugé insatisfaisant après évaluation samedi), McLaren a apporté en Chine un nouveau fond plat, caractérisé par une entaille longitudinale longue de près d’un mètre. En schématisant, celle-ci sert à isoler le flux d’air s’écoulant sous la voiture afin de permettre au diffuseur de mieux travailler. Une ouverture du même type se trouve sur la Mercedes, la Ferrari, la Toro Rosso, et, avec une forme différente, sur la Red Bull.

Son but est le même que celui des incises pratiquées devant les roues arrière : faire entrer de l’air de haute pression par le dessus du fond plat pour le diriger vers le dessous, afin de créer une sorte de jupe, qui scelle les côtés du diffuseur. Comment ? En se mêlant avec l’air de basse pression qui s’écoule sous le fond plat, l’air de haute pression va générer un vortex qui constitue une sorte de paroi protégeant le diffuseur des turbulences produites par la rotation des roues arrière.

Sceller le diffuseur est d’autant plus important que la voiture est inclinée vers l’avant et que le l’arrière est relevé. Ce qui est particulièrement le cas avec la MCL32, dont le niveau de “rake” est important.

[caption id="attachment_267712" align="aligncenter" width="635"] © F1i[/caption]

LE NEZ CREUX (BIS)

Le nez troué de la RB13 a beaucoup intrigué au moment de sa présentation. On supposait que l’évacuation rejetait l’air juste derrière la protubérance, et non pas vers le S-duct ni vers l’intérieur du cockpit.

Nous en avons maintenant la preuve par l’image ci-dessus, même si d’autres photographies avaient déjà circulé auparavant.

En réduisant la surface frontale qui bloque le passage de l’air, cette ouverture optimise le flux qui s’écoule au-dessus de la zone neutre de l’aileron avant et qui se dirige vers les déflecteurs latéraux.

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