Le Taureau soigne son aileron

En Formule 1, l’art aérodynamique cherche à produire le maximum d’appui avec le minimum de traînée. Les roues d’une monoplace n’étant pas carénées, elles constituent un obstacle important à l’écoulement de l’air. Les aérodynamiciens vont donc tenter d’éloigner des roues le flux d’air, en le déviant à l’aide de tourbillons (ou vortex) savamment générés par l’aileron avant.
On le sait, l’aileron antérieur représente 25 % de l’appui total d’une F1. Il fonctionne grosso modo comme une aile inversée : l’air circulant en dessous est plus rapide que l’air passant au-dessus, ce qui génère une dépression aspirant la voiture vers le sol. À la jonction des zones de différente pression, le flux d’air se déplace vers la pression la plus basse en créant un tourbillon. Ce vortex, les aérodynamiciens vont l’exploiter à leur avantage pour diriger le flux d’air comme ils l’entendent. Ils vont essentiellement s’en servir pour guider le flux d’air autour des roues avant (afin que celui-ci les contourne) et réduire ainsi la traînée.
Avec la déformation plus importante des flancs des Pirelli 2013, les aérodynamiciens ont été contraints de revoir l’exploitation des vortex. C’est dans ce contexte que l’aileron avant de la Red Bull (composé de sept éléments, comme celui de la Ferrari F138) a été garni de minuscules éléments verticaux, destinés à générer, diriger et renforcer les différents flux (voir les flèches bleues de l'image 1). Examinée à la loupe actuellement (en utilisant de la peinture fluorescente pour visualiser l’écoulement, voir l’image 3 en bas), la redirection de l’air par les vortex devrait rester un domaine d’études important l’an prochain, même si le rétrécissement de l’aileron avant de 15 cm (imposé par le règlement 2014) obligera les ingénieurs à revoir leur copie.
Ailette ajustable
C’est encore le comportement évolutif des Pirelli sur la durée de la course (en fonction de la quantité d’essence notamment) qui explique l’apparition sur la Red Bull d’un système de réglage de l’aileron inédit. Lors des arrêts au stand, les mécaniciens utilisent des visseuses préprogrammées pour incliner plus ou moins l’une des ailettes composant l’aileron, selon le besoin d’appui. Très schématiquement, l’ailette bouge par rapport à un élément fixe de l’aileron, élément qui accueille une sorte de tige filetée et qui est donc relativement – on est en F1 – épais.

Pour éviter cela, la RB9 utilise un autre système, qui permet de dégager l’aileron, et d’offrir ainsi plus de liberté aux ingénieurs. L'idée est que la partie fixe est située derrière l'ailette réglable et non plus devant (il s'agit d'une pièce en forme de L, dont le sommet contient la tige filetée, alors que la base est en fait l'une des dérives situées sous l'aileron). L'avantage se voit en comparant l’aileron de la Red Bull (image 1, point B) avec celui de la McLaren MP4/28 et celui de la Lotus E21 (image 2, ci-dessus), qui comportent tous deux un appendice fixe placé devant la zone plane de l’ailette. Il est intéressant de constater que les aérodynamiciens de Milton Keynes estiment qu'une zone dégagée apporte des avantages malgré une molette plutôt disgracieuse et relativement grande, preuve que l'efficacité ne se voit pas (toujours) à l’œil nu.
En soi, il s’agit d’un détail, mais c’est en accumulant les trouvailles – comme l’exploitation intelligente de l’orifice de démarrage à l’arrière (expliquée ici), l'utilisation des fentes dans le nez (détaillée dans cet article) ou la flexibilité du museau avant (à découvrir en cliquant ici ) – que Red Bull fait aujourd’hui la différence.
Enfin, l’aérodynamique cherche aussi à maîtriser le flux d'air autour des roues arrière. En tournant, ces dernières produisent des turbulences et envoient un flux d’air non désiré vers le diffuseur (“tyre squirt”), qui perturbe son fonctionnement. La paroi latérale créée par les gaz d’échappement, “pliés” grâce à l’effet de Coanda, permet de protéger le diffuseur de ces turbulences, et de maintenir séparées les deux zones de haute et de basse pression (comme analysé en images ici).
Pour que ces découvertes apportent les gains escomptés, la corrélation entre la réalité de la piste et la soufflerie doit être parfaite. Et dans ce domaine crucial, Red Bull excelle aussi.

http://www.f1i.com/f1i-features/technique-demain-matin/