Les F1 2015 à l’épreuve du crash-test

Les F1 2015 à l’épreuve du crash-test

Par Nicolas Carpentiers le 26 décembre 2014 à 10:12



Ces dernières semaines, les écuries ont travaillé d’arrache-pied pour passer et réussir les crash-tests obligatoires (depuis 2012, en effet, les monoplaces doivent satisfaire à ces tests avant le premier roulage et non plus avant le premier Grand Prix, comme auparavant). Ferrari, McLaren et Sauber ont ainsi annoncé il y a quelques jours que leurs monocoques 2015 étaient aptes à rouler.

La sécurité des pilotes étant capitale, les crash-tests se déroulent selon une procédure rigoureusement scientifique, en présence d’un membre délégué de la FIA et dans l’un des trois centres agréés par la Fédération (le Cranfield Impact Centre, entre Bedford et Milton Keynes – là où sont établis la plupart des teams – et le Transport Research Laboratory, ainsi que le laboratoire CSI à Milan, en Italie). Les impacts sont filmés à l’aide de caméras slow motion, afin de scruter tous les détails de l’impact. Entre les tests d’impact dynamiques et les tests de charge statiques, une Formule 1 subit pas moins de dix-huit tests avant de pouvoir entrer en piste.

Dynamique de l’absorption

Dans le premier test dynamique, la monocoque et le nez sont fixés sur un chariot tiré par des câbles pour être projetés contre un mur à une vitesse de 15 mètres par seconde. Un mannequin a été sanglé dans le cockpit. Au moment de l’impact frontal, l’ensemble heurte le mur à environ 54 km/h. Une vitesse qui paraît lent vu la vélocité des F1, mais il s’agit ici d’un choc contre une structure indéformable (à Cranfield, il s’agit un mur en métal), alors que, le plus souvent, les accidents se produisent contre des barrières, qui absorbent une bonne partie de l’énergie.

Lors de l’impact, le nez explose en une multitude de particules de carbone, encaissant le choc et préservant ainsi la cellule de survie. Pour réussir le test, la décélération du chariot ne doit pas dépasser 40 g, tandis que celle mesurée sur le torse du mannequin ne peut excéder 60 g pendant 3 millisecondes. Un crash-test ne mesure donc moins la solidité de la monocoque que sa capacité à absorber l’énergie du choc.

Le deuxième test dynamique est destiné à vérifier que le châssis supporte un deuxième impact frontal. Pour ce test, on ôte le nez de la monocoque et on le remplace par une plaque d’aluminium. Tirée par des câbles, la cellule de survie percute quatre tubes métalliques et subit un impact d’une force de 360 kN. Cette fois, on ne mesure pas la décélération, mais on s’assure que la monocoque et les points d’ancrage du harnais ne sont pas endommagés.

Enfin, d’autres tests dynamiques mesurent la déformation de la structure arrière et celle de la colonne de direction (on examine aussi que le volant se retire toujours facilement après l’impact).

Pour 2015, les équipes ont été obligées par la FIA d’augmenter la taille de la protection anti-intrusion en zylon située des deux côtés de la cellule de survie, notamment au niveau de la tête du pilote, à la suite de l’accident de Jules Bianchi au Grand Prix du Japon. Les conclusions du rapport d’expert commandé par la FIA à la suite de l’incident n’ont toutefois pas proposé d’autres mesures concernant la solidité de la monocoque, en raison du caractère tristement exceptionnel de l’incident.

“Il n’est pas réaliste de croire que la gravité des blessures de Bianchi aurait pu être diminuée en fermant le cockpit ou en adoptant des jupes sur la grue, explique le rapport. Aucune de ces deux approches n’est envisageable à cause des énormes forces liées à un impact entre une auto lancée à 126 km/h pesant 700 kg et une grue de 6 500 kg. Il n’y a tout simplement pas assez de structure d’impact sur une F1 pour absorber l’énergie d’un tel choc sans détruire la cellule de survie du pilote ou générer des décélérations mortelles.”




Charges statiques

Les tests d’impact dynamiques sont complétés par des tests statiques, durant lesquels on applique des charges en divers points de la voiture : sur la monocoque, sur l’arceau de sécurité, sur les côtés et le fond du cockpit, sur le réservoir d’essence, etc. L’arceau, par exemple, doit supporter un poids de 9 tonnes sans se déformer de plus de 25 millimètres.

Ces tests, en principes, réservent rarement de mauvaises surprises aux ingénieurs. À l’aide de logiciels spécialisés, ceux-ci réussissent aujourd’hui à programmer la déformation du châssis en alternant les feuilles de carbone et les couches en nid d’abeille. Au fil du temps, ils sont parvenus à des structures à la fois sûres (solides et se déformant correctement) et légères. Les bolides de la prochaine saison constituent toutefois un défi particulier, puisque le règlement technique 2015 a imposé un nouveau dessin du nez, qui sera plus plongeant mais aussi plus large (afin d’éviter les dessins disgracieux de l’an dernier), ce qui devrait simplifier son passage au crash-test (les coques en carbone devront cependant être plus résistantes, le poids minimum étant passé de 691 kg à 702 kg). Quant à la structure déformable latérale, son dessin est commun à toutes les voitures et doit être intégré au mieux dans chaque monoplace.

Vu le prix d’une coque en carbone (autour de 100 000 dollars), les équipes procèdent à une batterie d’essais préalables afin d’augmenter leurs chances de réussite. C’est grâce à ces contrôles rigoureux et aux normes imposés par la FIA que le nombre d’accidents graves a sensiblement baissé ses dernières années, même si le drame de Jules Bianchi a rappelé que d'autres domaines de la sécurité méritaient d'être approfondis (telle la présence d'engins de levage alors que des monoplaces sont en piste).


http://www.f1i.com/f1i-features/les-f1-lepreuve-du-crash-test/