Red Bull a repris le relais de Mercedes en tant que force dominante de la Formule 1, au vu de ce que l’on a observé lors de la récente série de trois courses. Alors, qu’est-ce qui fait réellement la différence entre ces deux monoplaces ?

Avec l’évolution des règlements en F1, on peut se demander quelles nouvelles technologies les milliers d’ingénieurs très talentueux des équipes parviennent encore à imaginer — et surtout, lesquelles pourraient un jour profiter au monde « hors F1 ». Certes, ce transfert direct a toujours été limité : les pièces de F1 sont bien trop coûteuses pour être reprises telles quelles sur des voitures de route. Mais l’inspiration, l’envie d’exploiter des idées et d’en démontrer la valeur ont toujours existé.

Que penseraient aujourd’hui Colin Chapman et ses voitures à effet de sol, Gordon Murray et ses concepts radicaux (pilote allongé, fan car, ravitaillement), ou encore Derek Gardner et sa Tyrrell à six roues, face à des règles actuelles peu inventives, draconiennes et extrêmement prescriptives ?

Malgré tout, des différences existent toujours entre ce que proposent les équipes. Il n’y a pas de rupture visuelle majeure dans le concept global, mais comme on le répète souvent, tout se joue dans le détail — et ce détail peut rapporter gros.

Aujourd’hui, les gains se comptent moins en secondes, voire en dixièmes, qu’en centièmes de seconde. Avec un retour aussi faible pour l’effort d’introduire un paquet d’évolutions, il devient difficile d’être certain d’avoir progressé, stagné… ou reculé.

Une dynamique opposée : Mercedes déstabilisée, Red Bull relancée

Mercedes se retrouve précisément dans cette situation. Dominante en début de saison et candidate crédible au titre, l’équipe a trébuché. Son paquet d’évolutions introduit en Malaisie l’a perturbée : sur le papier, les chiffres indiquent un gain, mais les pilotes trouvent la voiture plus délicate. Résultat : il devient plus difficile d’en extraire du temps au tour de manière régulière.

À l’inverse, Red Bull a vécu l’opposé. Après un début de saison plus ou moins catastrophique au regard de ses standards, l’équipe s’est retrouvée en pole et a gagné les trois dernières courses. Oui, l’une était un sprint — et, comme cela a été dit, « ça ne compte pas vraiment » — mais cela illustre surtout qu’en matière d’évolutions, il y a toujours deux faces à la pièce… et une seule finit par « tomber du bon côté ».

À l’avant : deux philosophies d’aileron, deux façons de gérer le flux

En partant de l’avant, comparons la Red Bull et la Mercedes.

Mercedes et Aston Martin ont été, autant que l’on sache, les deux seules équipes à avoir commencé la saison avec un aileron avant Mercedes monté sur le deuxième élément. Cela signifiait qu’en « mode ligne droite », seul le troisième élément voyait son incidence réduite.

Globalement, ce concept permet probablement un léger gain de masse. Mais il a surtout une conséquence : l’élément le plus avancé devient davantage un optimiseur de direction du flux qu’un dispositif majeur de génération d’appui. La raison tient à la position de l’entrefer (slot gap) entre le premier et le deuxième élément : il se situe près de la zone où la pression est la plus basse sous l’aile. Cette dépression crée de l’appui — en « tirant » la voiture vers la piste. Dans l’approche Mercedes, l’effet principal sera plutôt d’aspirer davantage d’air à travers cet entrefer.

On observe aussi que les longueurs de corde des trois éléments ne sont pas très différentes, et qu’elles restent relativement constantes sur l’envergure.

Red Bull, Ferrari et McLaren ont adopté l’approche inverse : un plan principal (mainplane) à corde beaucoup plus longue. En « mode ligne droite », ils réduisent l’incidence du deuxième et du troisième élément.

En transposant visuellement la référence de corde sur l’aileron Mercedes, on comprend mieux l’idée : l’entrefer entre l’élément avant et le second se retrouve quasiment au milieu de la corde totale des deux premiers éléments.

Sur la Red Bull, les cordes du deuxième et du troisième élément augmentent vers l’extérieur. Cela implique moins de changement de direction du flux côté intérieur, sous le châssis, là où l’objectif est d’alimenter au mieux — et le plus vite possible — le bord d’attaque du fond plat.

Autre point de détail : le bord de fuite des extrémités (endplates) paraît plus sophistiqué sur la Red Bull que sur la Mercedes. Cela devrait réduire la sensibilité lorsque l’avant de la voiture est proche du sol (freinage), en roulis à mi-virage, ou à la sortie quand la partie externe de l’aileron passe sur les vibreurs.

Plancher et gestion des perturbations : l’art de contrôler le sillage des pneus

En avançant vers le bord d’attaque de la partie centrale du plancher, le système de fixation du plancher Red Bull sépare en quelque sorte la voiture en deux moitiés. Il intègre aussi une petite ailette à mi-hauteur qui aide à « nettoyer » l’air issu de la partie centrale de l’aileron avant.

La zone bargeboard / plaque de plancher paraît comparable au premier coup d’œil, mais elle diffère en réalité dans la manière dont elle traite le flux à maîtriser.

On retrouve un nombre d’éléments similaire, mais Red Bull semble faire davantage pour tenter de réduire l’impact des turbulences générées par le pneu avant (le sillage). En F1, avec des roues non carénées, gérer le flux autour des pneus avant et arrière est crucial pour la performance aérodynamique globale.

À noter également : le « blocage » lié aux roues représente probablement quelque chose comme 40% de la traînée totale.

Quand la voiture se déplace, elle doit déplacer un volume d’air énorme. Cet air déplacé cherche ensuite à combler le vide derrière les pneus. Le maîtriser — et s’assurer qu’il ne dégrade pas les autres organes qui produisent de l’appui — est précisément l’objectif de cette zone. Red Bull semble davantage chercher à contrôler ces turbulences avant de maximiser l’appui généré par la zone avant du plancher (le coin avant du fond plat).

Sidepods : deux approches, et un détail qui peut créer un vortex utile

Plutôt que d’adopter un sidepod à simple « downwash » comme la plupart des équipes aujourd’hui, Red Bull a conservé une section externe relevée, créant un couloir (gully) côté intérieur, très proche en profil de la Mercedes en vue latérale.

L’objectif est de gérer le flux au-dessus des sidepods et de l’envoyer vers la zone centrale autour des flancs de la boîte de vitesses, plutôt que de simplement augmenter le débit sur toute la largeur de la zone dite « coke bottle ». Cela peut améliorer l’efficacité du diffuseur là où il est le plus fragile : sa section centrale.

Red Bull semble aussi avoir réussi un coup plutôt controversé : un bord de fuite très vif à un endroit où la transition de surface est marquée. Le règlement définit des rayons minimums sur les arêtes supérieures des sidepods. Beaucoup d’équipes appliquent ces minimums, mais comme toujours, il s’agit d’exploiter les zones grises.

Avec un rayon plus « agressif », le flux provenant du couloir supérieur et celui venant de la surface externe se rejoignent à des vitesses différentes. Cette arête vive peut alors déclencher un vortex qui, s’il est correctement « concentré », longera l’intérieur des conduits de frein arrière. Il augmentera ainsi les niveaux d’appui sur les ailettes montées sur ces conduits, et améliorera à son tour la performance du diffuseur.

Pour repère, le tracé de la Mercedes correspond au profil latéral mis en évidence sur l’image d’origine.

Devant le pneu arrière : contrôler le « tyre squirt » pour protéger le diffuseur

Passons maintenant à la zone située devant l’empreinte au sol du pneu arrière. Là encore, tout tourne autour de la gestion du flux autour du pneu arrière, en particulier près de la zone de contact.

Lorsque le pneu tourne sur la piste, on obtient ce qu’on appelle le « tyre squirt ». Il part vers l’intérieur et vers l’extérieur. Vers l’extérieur, on peut plus ou moins le laisser faire. Mais vers l’intérieur, il peut nuire à la performance du diffuseur — et donc de l’ensemble du fond plat.

La philosophie générale est assez proche, mais le système de fentes (vents) de la Red Bull semble démarrer plus en avant. On le devine notamment aux ombres des fentes visibles au sol : elles guident naturellement le flux vers l’intérieur de la zone de contact du pneu arrière.

Même si ces fentes relient la surface supérieure du plancher à sa face inférieure, l’objectif n’est pas d’alimenter l’écoulement sous la voiture : il s’agit au contraire de réduire le « déversement » de la surface supérieure vers le dessous. Elles agissent comme un système d’étanchéité en connectant ce « tyre squirt » à haute énergie au vide derrière la zone de contact. Ainsi, l’air qui aurait été aspiré sous la voiture par la dépression est plutôt entraîné autour de l’empreinte du pneu.

Diffuseur : plus de finesse côté Red Bull, et une zone centrale délicate

Le temps où le diffuseur n’était qu’une simple rampe menant à une sortie rectangulaire est révolu. Désormais, c’est un empilement d’ailettes avec des ouvertures placées stratégiquement.

Sans chercher à critiquer Mercedes, le système Red Bull semble présenter un peu plus de finesse dans les détails de ses éléments. Un point interroge aussi sur la Mercedes : l’extension intérieure qui relie le bord de fuite du diffuseur à ce qu’on peut appeler une beam wing, mise en évidence dans l’image d’origine.

La section interne du diffuseur est la plus éloignée de l’influence de structures d’écoulement issues d’autres composants. Cela peut inciter à vouloir maximiser la performance dans cette zone.

Mais lorsque la voiture se rapproche du sol, ou lorsque la température ambiante et/ou celle de la piste augmentent, l’écoulement y devient un peu « paresseux ». Dans ce cas, il devient très facile de provoquer une séparation de l’écoulement, notamment au niveau de la jonction entre la surface verticale interne et la surface supérieure du diffuseur.

Échappement : la rampe de sortie et ses effets sur l’appui arrière

Ferrari a été la première à introduire une « rampe » derrière la sortie d’échappement. Après de nombreuses discussions sur la manière dont cela avait été rendu possible dans le cadre du règlement (notamment via des différences d’interprétation), la plupart des autres équipes sont arrivées à une solution plus ou moins similaire.

Le principe de base : le règlement impose une sortie d’échappement d’une taille minimale, ronde, avec un angle de sortie défini, afin de limiter le potentiel de soufflage des gaz. Mais lorsqu’il y a une volonté, il y a souvent un chemin. L’un des arguments évoqués est que certains supports de fixation n’étaient pas explicitement encadrés par les règles. Quelle que soit la justification, l’objectif reste le même : placer un élément derrière la sortie redirige les gaz vers le haut et, comme une partie de l’orifice est « masquée », cela augmente la vitesse du jet.

À plein gaz, et à régime élevé en sortie de virage, ces effets peuvent augmenter l’appui arrière issu de l’aileron arrière et stabiliser l’écoulement dans la zone centrale du diffuseur, justement sensible à la séparation évoquée plus haut.

On pourrait penser que la version à double élément sur la Mercedes serait meilleure que la version à élément unique sur la Red Bull. Mais ici, cela ne semble pas déterminant. Il s’agit essentiellement d’un obturateur qui modifie la vitesse et la direction d’un flux de gaz d’échappement très turbulent et irrégulier : ajouter l’élément fait l’essentiel du travail, et affiner le détail n’apporterait qu’un gain marginal.

Si l’on faisait partie du groupe décisionnaire de la FIA, on aurait pu vouloir l’interdire dès le premier jour, au motif qu’on ne distinguait pas clairement l’ouverture requise, qu’elle n’était pas ronde comme exigé, et que la dernière section ne respectait pas l’angle imposé.

Conclusion

Pour être honnête et direct, l’objectif n’est pas d’affirmer qu’un paquet d’évolutions est intrinsèquement meilleur que l’autre. Arriver à une telle conclusion demanderait d’innombrables heures d’analyses, d’essais aérodynamiques en soufflerie et en CFD, et l’avis de bien plus que la simple intuition d’une personne.

Le but est plutôt de montrer quelles différences peuvent apparaître malgré un règlement très prescriptif. Oui, ces règles n’autorisent pas à réinventer la roue — mais elles laissent encore assez de place à la réflexion et au travail de détail pour trouver ce qui est « le mieux », ou du moins ce qui s’en rapproche. Et à mesure que les gains se réduisent à des centièmes, c’est précisément dans ces détails que se jouera la prochaine bascule de la hiérarchie.

Foire aux Questions

Qu’est-ce que le « tyre squirt » en Formule 1 ?

Réponse : C’est un écoulement d’air généré par la rotation du pneu au niveau de sa zone de contact avec la piste. Il se projette vers l’intérieur et vers l’extérieur. Le flux dirigé vers l’intérieur peut perturber le diffuseur et le fond plat, donc il est fortement contrôlé.

Pourquoi la zone centrale du diffuseur peut-elle décrocher ?

Réponse : Cette zone est relativement éloignée d’autres structures qui « énergisent » l’écoulement. Lorsque la voiture roule près du sol ou que les températures augmentent, l’écoulement peut devenir moins stable et se séparer, notamment à la jonction entre une paroi verticale interne et la surface supérieure du diffuseur.

À quoi servent les fentes sur le bord du plancher près des roues arrière ?

Réponse : Elles relient la surface supérieure du plancher à sa face inférieure, mais l’objectif est surtout de limiter le passage d’air du dessus vers le dessous. En pratique, elles aident à « sceller » le fond plat en exploitant les écoulements autour de l’empreinte du pneu.

Pourquoi deux équipes peuvent-elles gagner ou perdre en performance après des évolutions ?

Réponse : Les gains se jouent à des marges infimes. Un paquet peut « fonctionner » en chiffres tout en rendant la voiture plus difficile à exploiter pour les pilotes, ce qui nuit à la constance et au temps au tour réel.

En quoi un détail de sidepod peut-il améliorer l’appui ?

Réponse : Une arête plus vive peut favoriser la création d’un vortex lorsque deux écoulements de vitesses différentes se rejoignent. Si ce vortex est bien positionné, il peut renforcer l’efficacité de certaines zones à l’arrière (comme autour des conduits de frein), et soutenir la performance du diffuseur.

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