Favoriser les dépassements après la polémique Rosberg

La controverse autour des déclarations de Nico Rosberg après le Grand Prix de Chine cache un problème bien plus primordial que les critiques de l’Allemand envers son équipier, ayant trait à la conception des monoplaces actuelles de Formule 1 : il reste trop difficile de suivre une monoplace de trop près, ce qui empêche nombre de batailles en piste d’avoir lieu. Il vaudrait donc mieux attaquer une bonne fois pour toutes ce problème à sa base plutôt que de s’arrêter à la polémique entre les pilotes Mercedes.

L’aérodynamique et les pneus en cause

Pour rentrer dans les détails, il y a deux pans à ce problème, le premier étant aérodynamique. Avant de continuer, si vous n’êtes pas familier avec l’aéro et certains de ses termes (appui, traînée, etc.), je vous conseille la lecture d’un article que j’avais écrit à l’époque sur Fan-F1.com, intitulé L’aérodynamique pour les nuls. Promis, cette piqûre de rappel ne fait pas mal !

Une monoplace de Formule 1 laisse dans son sillage un flux d’air perturbé et dépressurisé. Les voitures sont conçues dans des souffleries qui projettent un flux d’air propre, c’est-à-dire qui a une direction initiale parallèle au sol et une vitesse constante. Or, après le passage d’une monoplace, le flux ne correspond plus du tout à cette description sur plusieurs dizaines de mètres : une voiture qui en suit une autre s’éloigne donc des conditions dans lesquelles elle a été conçue et son aérodynamique fonctionne par conséquent beaucoup moins bien.

Concernant la dépressurisation, si, dans un champ de pressions amoindries, la traînée est moins importante et la vitesse de pointe plus élevée – c’est le phénomène d’aspiration -, l’effet pervers est que l’appui aérodynamique en est réduit d’autant. Cet appui, résultant des pressions exercées par l’air sur la carrosserie, plaque les pneus contre l’asphalte : plus cette force est importante, et plus le pneu peut supporter de contraintes avant de glisser.

C’est là le deuxième aspect, pneumatique, du problème : dans le sillage d’une voiture, cette limite de glissement diminue du fait de la perte d’appui. Pour contrecarrer cela et rester au contact, le pilote chasseur doit compenser en en demandant davantage à ses gommes. Le pneu est donc utilisé plus près de cette limite et a donc une plus grande propension à glisser. Or, un pneu s’use beaucoup plus rapidement quand il glisse.

Des tâtonnements peu efficaces depuis 2009

Sur le papier, le problème est donc simple. D’une part, le règlement doit être conçu pour favoriser la fabrication de voitures générant naturellement plus de traînée et moins d’appui, et étant moins dépendantes de la propreté du flux d’air. D’autre part, les pneumatiques doivent être à la fois plus adhérents, afin que le grip soit davantage mécanique qu’aérodynamique, et plus résistants pour moins s’user lorsqu’ils glissent et moins laisser de débris de gomme sur la piste.

Ces objectifs ne datent pas d’aujourd’hui et ont fait l’objet de beaucoup de changements peu couronnés de succès. Fin 2005, une solution drastique consistant à diviser l’aileron arrière en deux et à laisser vierge la zone centrale de la voiture a un temps été envisagée (cf. ici), avant d’être remisée au placard.

Depuis, la règlement introduit en 2009 a en partie visé à atténuer la situation. L’aileron avant a été doté d’une zone centrale de 50 centimètres, toujours en vigueur, qui ne génère pas d’appui et n’est donc pas sensible à ce phénomène. Après 11 saisons d’absence, les pneus slicks ont fait leur retour pour augmenter le grip mécanique. La carrosserie tout autour des pontons a été libérée de la majorité de ses ailettes, qui créaient énormément de turbulences. Le diffuseur, qui perd beaucoup moins d’appui et est moins sensible aux perturbations aérodynamiques que les ailerons, a été agrandi.

Hélas, d’autres aspects ont été moins réfléchis, mais surtout plusieurs failles réglementaires sont passées par là. L’aileron avant a été étendu à l’ensemble de la largeur de la voiture : les écuries en ont donc profité pour que les extrémités de l’aileron situées juste devant les roues avant canalisent le flux de façon à atténuer la traînée qu’elles génèrent, ce qui tend à diminuer l’intensité de l’aspiration. La faille des doubles diffuseurs a été ouverte, mettant sur la piste des extracteurs trop évolués qui salissaient davantage le flux, et n’a été colmatée que fin 2010, s’accompagnant d’un retour en arrière sur leur taille.

De leur côté, les ingénieurs ont abusé, et abusent toujours, de la règle régissant les écopes de frein pour couvrir encore davantage les roues, qui sont les éléments de la voiture les plus générateurs de traînée du fait de leur taille et des perturbations générées par leur rotation à haute vitesse, et rajouter des ailettes à ces endroits, dégradant encore plus le flux d’air.

Pour couronner le tout, en 2011, Pirelli est devenu le manufacturier unique de pneumatiques et a été mandaté pour fournir des gommes contribuant au spectacle en ayant une dégradation importante, afin de créer des différences de vitesse en fonction des stratégies. Mais cela a défavorisé la prise trop prolongée de sillage, forçant dès lors les pilotes souhaitant prolonger leur relais à laisser une marge de plus de 2 secondes avec la voiture chassée et à préférer dépasser dans les stands en observant un arrêt anticipé – c’est ce qu’on appelle l’undercut. De plus, l’usure importante de la bande de roulement tapisse la piste de débris de gomme, ce qui retient les pilotes de sortir de la trajectoire faute de quoi ils saliront leurs propres pneus.

Le DRS n’est pas une solution

Mais la mesure la plus drastique prise pour contrer le phénomène que nous décortiquons dans cet article reste l’introduction du DRS, en 2011. Le Drag Reduction System (Système de Réduction de la Traînée) a fait l’objet d’une première tentative en 2009, à l’époque où il n’avait pas encore de nom, dans l’indifférence générale puisque dans l’ombre de nombre d’autres changements. À cette date, le nouveau règlement a permis de faire varier de 6° l’inclinaison des éléments supérieurs de l’aileron avant, et ce deux fois par tour, afin de pouvoir compenser la perte d’appui en suivant une voiture et/ou de diminuer la traînée en ligne droite pour dépasser.

Mais cela n’a absolument pas eu l’effet escompté. Pour une raison technique d’une part : l’aileron avant n’est pas générateur d’une traînée très importante, l’effet s’est donc révélé limité. Mais surtout parce que son utilisation a été soit boudée, soit détournée. Certaines écuries, comme Red Bull et Toro Rosso, n’ont tout simplement jamais utilisé ce système, le jugeant trop lourd et encombrant. Fernando Alonso a même déclaré en milieu de saison qu’il n’avait jamais touché à ce dispositif, alors que sa Renault R29 en était équipée à l’origine. Pour les autres, les ingénieurs ont trouvé qu’il était plus intéressant de se servir de ce système pour réajuster l’équilibre aérodynamique de la monoplace depuis le cockpit, sans devoir attendre les arrêts aux stands.

Les instances ont donc revu leur copie pour accoucher début 2011 du DRS tel qu’on le connaît aujourd’hui : le système a été transféré sur l’aileron arrière pour que la réduction de traînée soit plus importante ; la limite de 6° s’est transformée en écartement maximum de 65 mm des deux plans de l’aileron arrière pour augmenter encore l’effet ; son utilisation a été limitée à une ou deux zones prédéfinies sur chaque circuit, d’abord seulement pour la course puis finalement lors de toutes les séances ; son déclenchement en course a été conditionné au cas où l’écart avec la voiture précédente n’excède pas la seconde en un point, dit de détection, situé juste avant une zone.

Le DRS en est aujourd’hui dans sa cinquième saison. Depuis ses balbutiements, les problèmes autour de la définition des zones ont globalement été résolus, même si quelques aberrations subsistent. Une succession de deux zones reste un souci : en Malaisie ou à Abu Dhabi, où chaque zone a son point de détection, certains pilotes font le choix de se laisser dépasser dans la première zone pour repasser dans la deuxième. Au Canada, c’est le problème inverse : les deux zones n’ont qu’un seul point de détection commun et un pilote qui dépasse dans la première s’échappe dans la deuxième.

Sinon, on ne peut nier que, de manière générale, le DRS remplit l’objectif qui lui est fixé. Selon les statistiques publiées sur le site cliptheapex.com, entre 2009 et 2011, le nombre de dépassements moyen par Grand Prix disputé sur piste sèche est passé de 10,4 à 59,1 ! Nuançons tout de même en précisant qu’une part de cette augmentation est naturelle car liée à l’expansion du plateau en 2010 (24 voitures contre 20) et concorde avec l’arrivée de Pirelli en 2011. Reste pourtant qu’une telle moyenne, jamais vue auparavant, traduit aussi le fait que le DRS facilite trop les dépassements.

Mais surtout, le problème fondamental du DRS est sa philosophie et les raisons de son existence : comme souvent, il ne s’agit que de guérir les symptômes, de manière artificielle qui plus est, sans résoudre le problème, par paresse ou par renoncement. Ainsi, on accorde une compensation aux voitures qui perdent du temps et du capital pneus dans le trafic, mais la problématique de base persiste au point qu’un pilote préfère ne pas se risquer à se rapprocher pour tenter une manœuvre, on l’a encore vu en Chine. Le DRS a été présenté comme la solution idéale alors que ce n’est déjà pas une solution : c’est un bidouillage.

Des roues plus exposées, des ailerons plus petits

Il faut donc une nouvelle fois sur le métier remettre cet ouvrage, et il reste bien des recettes plus naturelles à tester. Pour commencer, partons de ce qui a déjà été dit dans cet article : les roues sont la source la plus importante de traînée sur une F1. C’est donc le point de départ le plus évident : il faut des roues plus massives et plus écartées des zones où la carrosserie est autorisée. Par conséquent, des pneus de largeur et/ou de diamètre plus élevés et des voitures plus larges (2m00 comme de 1993 à 1997, voire 2m15 comme jusqu’en 1992, contre 1m80 depuis 1998) et un aileron avant plus étroit (retour à 1m40 comme de 1991 à 2008, contre 1m80 de 2009 à 2013 et 1m65 depuis 2014) voire, si on veut pousser, plus avancé par rapport aux roues d’une dizaine de centimètres.

Toujours autour des roues, il faut une stricte application de l’article régissant les écopes de freins pour éviter qu’elles soient détournées à des fins de performance aérodynamique – de même pour les suspensions, notamment par rapport aux triangles utilisés à l’arrière chez McLaren -, quitte à ce que ces écopes soient standardisées.

De cette manière, les pneus vont créer leurs propres zones de dépression distinctes de celle de la carrosserie, qui n’influeront en grande partie que sur le flux autour des roues d’une voiture qui se trouve dans le sillage et pas sur la partie centrale. Cela diminuera grandement la traînée générée par les pneus pour un effet d’aspiration accentué, et ce sans que cela influe sur l’appui.

Autres modifications aérodynamiques : revoir la répartition de l’appui généré entre les ailerons et le diffuseur, en faveur de ce dernier. Comme exposé ci-dessus, l’efficacité d’un diffuseur ne diminue pas beaucoup dans le sillage d’une autre voiture, contrairement aux ailerons. Il faut donc augmenter sa taille, en longueur et/ou en hauteur, et diminuer celle des ailerons. Pour l’avant, cela passe par la réduction de largeur déjà évoquée. Pour ce qui est de l’arrière, l’aplatir de façon à généraliser les ailerons typés pour Monza va permettre de contenir les énormes perturbations qu’il crée, et dans le même temps diminuer l’intensité de la zone de dépression centrale : bien qu’il soit haut perché, les dimensions de l’aileron arrière actuel favorisent l’effet d’extraction de l’air passant sous la monoplace dans le diffuseur. L’aplatir va donc diminuer cette synergie : bien que cela atténue l’aspiration, cela se fait dans la zone centrale, où elle influe au détriment de l’appui sur l’aileron avant de la voiture qui suit : on limite donc la perte d’appui.

Des pneus plus résistants et plus performants

La qualité des pneumatiques ne doit pas être en reste. Le cahier des charges que doit suivre Pirelli inclut de forcer les écuries à faire deux ou trois arrêts lors d’une course. Mais le manufacturier officiel a rarement été mis dans des conditions optimales pour fournir des pneumatiques qui répondaient à la fois à ces prérogatives et à des impératifs de coûts et de sécurité – la question nécessiterait à elle seule un article entier. La F1 place aujourd’hui la majeure partie des ses espoirs en termes de spectacle dans un seul acteur, qui plus est en ne lui donnant pas les moyens de fournir un bon produit. Il faut donc que cela cesse, d’autant plus que, dans cette position, le manufacturier italien a récolté davantage de quolibets que de réactions positives.

Pour résoudre le problème qui nous intéresse, il faut donc revenir à des pneumatiques à la fois plus performants et plus endurants, on l’a dit plus haut. Cela se fera soit en donnant les moyens de le faire au manufacturier qui sera choisi pour 2017, qui que ce soit, en lui permettant d’entreprendre, de concert avec les écuries, des programmes d’essais plus copieux et avec des monoplaces plus récentes, soit en rouvrant le marché à la concurrence. Pour les écuries, le meilleure solution tout bien considéré sera probablement de garder un manufacturier unique afin de limiter les coûts à la « simple » l’augmentation des essais privés, quitte à généraliser des séances d’une journée le lundi suivant chaque Grand Prix.

On peut aussi améliorer la dégradation pneumatique avec des mesures portant sur le poids des voitures : entre 2011 et 2015, la masse des monoplaces est passée de 640 à 702 kg, pilote compris. Certes, une partie de cette augmentation s’est faite pour ne pas répercuter la hausse du poids des pneumatiques eux-mêmes sur les châssis. Mais le reste de cette masse, qui permet l’intégration des nouveaux systèmes hybrides, est autant de contraintes supplémentaires auxquelles doivent résister les enveloppes transalpines. Qui plus est, sur une tout autre question, avoir une limite aussi haute n’incite pas les écuries à travailler sur le poids des moteurs hybrides, et notamment des batteries, alors que c’est un des freins technologiques qui restent à franchir pour démocratiser l’électrique.

Et à la limite, si on souhaite décharger le pneu des aspects spectaculo-stratégiques, on peut aussi ramener les ravitaillements en carburant, ce qui aura l’avantage de contraindre encore moins les gommes en début de course, et surtout d’améliorer les temps au tour des voitures en course.

Les coûts annoncent une introduction dangereuse

Tout cela est bien joli sur le papier, mais le monde réel, qui plus est dans le microcosme de la F1, est bien plus complexe. Partons déjà du principe que les idées exposées ci-dessus germent dès aujourd’hui dans la tête des décideurs – il y a déjà eu des discussions début février à propos des voitures et des pneus plus larges – et soient entérinées. Le règlement 2016 étant d’ores et déjà arrêté depuis le 1^er mars – sauf unanimité ou prérogative de la FIA pour des raisons de sécurité -, il n’y aura pas d’amélioration de la situation avant 2017.

Mais surtout, quel que soit le bien-fondé et l’efficacité de ces mesures, leur aboutissement dans l’état actuel de la Formule 1 pourrait être catastrophique. Les petites écuries ont déjà été asphyxiées par la transition vers la F1 de 2014 et reprennent un coup de massue régulièrement puisque le règlement n’a plus connu de vraie période de stabilité depuis la fin des années 2000. La prochaine grande réforme en cours de définition pour 2017 ne dérogera pas à la règle et demandera aux écuries de nouveaux investissements en recherche et développement. On en revient donc toujours au même point : Lotus, Sauber, Force India et Manor sont sur la brèche et un nouvel effort sans contrepartie de la FOM et des écuries de pointe peut les précipiter dans la banqueroute. Le Groupe Stratégique a pourtant refusé l’introduction d’une partie des mesures pour 2016, ce qui aurait permis d’étaler ces coûts. Et pendant ce temps, on n’avance pas sur une redistribution plus juste des bénéfices du Formula One Group…

Que conclure de tout ça ? Que l’on paye l’inefficacité des solutions préconisées depuis 2009 : tous ces changements ont coûté des dizaines de millions de dollars à chaque écurie mais n’ont pas permis de bannir des situations comme celle de Rosberg dimanche dernier. Qu’il faudra encore dépenser des sommes indécentes pour corriger le tir – et pour certaines mesures, on n’aura fait que tourner en rond. Que les notions d’intérêt général, de pragmatisme et de bon sens doivent encore s’imposer en Formule 1 : des changements sont nécessaires mais doivent se faire en gardant à l’esprit l’état de la discipline et la santé financière des quelques indépendants qui garnissent encore ses grilles de départ. Qu’il faudra donc probablement choisir entre dépassements en piste et dépècement du plateau.