Aérodynamisme: BMW Sauber prend l'aspiration

[modena49]

2007 est l'année de l'aérodynamisme par excellence.
Avec le passage aux pneus standard et le «gel» des moteurs, les souffleries deviennent déterminantes dans le succès des écuries.
La soufflerie de BMW Sauber (seulement en allemand et anglais)
Difficile de savoir si Peter Sauber avait déjà pressenti à la fin des années quatre-vingt dix ce que serait la Formule 1 en 2007. Néanmoins, une chose est sûre: les tests réalisés dans la soufflerie de Hinwil ont été décisifs cette saison pour le bolide blanc et bleu. L'aérodynamisme est devenu un facteur clé dans la course à la victoire depuis le passage à des pneumatiques uniques pour toutes les écuries (de la marque Bridgestone) et les limitations de motorisation. La victoire réside en 2007 dans l'amélioration des ailerons, condition indispensable pour compenser le manque d'adhérence dans les virages dû aux nouveaux pneumatiques. Encore plus que dans le passé, le titre de champion du monde des constructeurs est dans les mains des aérodynamiciens. Qui sème le vent, récolte la victoire. Tel pourrait être leur dicton!
Les souffleries modernes font depuis longtemps partie de la panoplie des techniciens et de toute technologie de pointe digne de ce nom. Le but des ingénieurs a toujours été de favoriser l'aérodynamisme des monoplaces, d'améliorer leur comportement en course, que ce soit en virage ou en ligne droite en limitant autant que possible la résistance à l'air et en augmentant au maximum la déportance (appui aérodynamique). Les évolutions de cette année les confortent encore plus dans leur travail. Jusqu'à aujourd'hui, le choix d'un certain type de pneumatiques, à gomme plus ou moins molle, pouvait permettre au pilote de gagner jusqu'à plus d'une seconde par tour et se révélait donc déterminant pour obtenir le meilleur chronomètre et une meilleure adhérence du monoplace. Cette saison, le passage à une gomme unique marque la fin de la rivalité entre Bridgestone et Michelin (fournisseur de l'écurie BMW Sauber F1).

La différence se fait dans les virages
Pour niveler les différences existantes entre les onze écuries et les 22 monoplaces, la nouvelle réglementation sur les moteurs a décidé de limiter l'évolution des moteurs V8. Dans le cadre de la réduction des coûts, la FIA, la Fédération Internationale de l'automobile, a imposé jusqu'à 2010 la limitation de la cylindrée à 2,4 litres, soit le niveau atteint à la fin de la saison 2006. Les modifications sur les modèles ne seraient dorénavant autorisées que dans un nombre limité de domaines. La limitation à 19 000 tr/min. des régimes des moteurs d'une puissance avoisinant les 750 ch. a encore restreint le champ d'action des pilotes dans la course contre la montre. Désormais, ils devront compter sur l'ingéniosité de leur équipe technique pour réaliser de meilleurs chronomètres plutôt que sur un bon choix de pneumatiques. Néanmoins, l'aérodynamisme ne permet de gagner que des dixièmes de secondes, ce qui représente un gain de temps minimal pour un investissement maximal. En effet, comme toutes les technologies de pointe, les tunnels aérodynamiques sont extrêmement onéreux. Les écuries voient leur budget littéralement exploser et doivent faire face à des dépassements de coûts. La soufflerie de pointe de Sauber estimée à l'origine à 70 millions de francs a finalement coûté plus de 80 millions.

Une consommation d'électricité exorbitante
Une telle soufflerie nécessite un ventilateur de 66 tonnes pour absorber une puissance à pleine charge de 3 000 kilowatts et constitue donc un investissement lourd pour une écurie de F1, qui doit disposer de moyens financiers considérables. Dans le cas contraire, les énormes pales de rotor en carbone perdraient toute utilité et feraient beaucoup de bruit pour rien. Même la meilleure soufflerie est inutile sans personnel ou matériel suffisant. La consommation d'électricité est quant à elle exorbitante. Pour l'ancien directeur d'écurie, Frank Williams, l'activité d'une soufflerie est soumise aux lois du hasard: «Un tunnel aérodynamique est conçu pour l'expérimentation. Plus vous misez sur un département dédié à la recherche en aérodynamique, et plus vos chances de réussir sont élevées.» Depuis son entrée dans le monde de la Formule 1, Frank Williams a connu des hauts et des bas, mais la marge financière n'a jamais été aussi réduite qu'avec sa première soufflerie à Grove, Wantage (Oxfordshire). Avec un flegme tout britannique, il explique que cette infrastructure est un véritable gouffre financier et qu'il lui faudrait une planche à billets pour acheter un second tunnel aérodynamique.

Des vents atteignant les 300 km/h
D'extérieur, le complexe de Hinwil ressemble à un bâtiment administratif. Sa façade en verre de 65 mètres de long, 50 mètres de large et 17 mètres de hauteur a été conçue dans un souci de discrétion, tout en élégance et sobriété. Mais que cache-t-il vraiment? La partie centrale du tunnel appelée veine d'essais est composée d'un circuit fermé de 141 mètres parcourant les parois intérieures (avec un diamètre de tube maximal de 9,4 mètres!). Les objets sont suspendus pour mesurer leur résistance à l'air. Les dimensions de l'installation permettent également aux aérodynamiciens d'effectuer des tests sur une monoplace à l'échelle 1/1. Pour des raisons de coût, on y travaille généralement avec des maquettes d'une taille équivalente à 60 pour cent du modèle réel. Pour pouvoir l'exposer à un vent frontal mais aussi à un vent incident à un angle de 10 degrés au maximum, la plate-forme de mesure peut être tournée. Cette dernière est constituée d'une bande en acier qui permet de simuler le mouvement relatif causé par le frottement de la monoplace et du revêtement ainsi que par la charge des roues. Grâce aux bancs à rouleaux («rolling road»), il est possible de créer des vents proches de ceux d'un ouragan, à près de 300 km/h. Les balances situées sous ce système mesurent la charge s'exerçant au niveau des pneumatiques. Les capteurs placés sur le bolide envoient des informations par gigaoctets. Ces dernières sont traitées par les techniciens se trouvant sur une plate-forme d'observation, zone à accès limité, séparée de la veine d'essais par une paroi vitrée. Ces lieux renferment un véritable secret connu d'un cercle très restreint d'initiés.

Des secrets éventés
Les souffleries ressemblent à des quartiers de haute sécurité. La surveillance de cette enceinte n'a rien à envier à celle de la réserve d'or des Etats-Unis, abritée par le célèbre camp militaire de Fort Knox. Il faut montrer patte blanche pour y pénétrer car ce bâtiment renferme bien un trésor, à savoir le moyen de gagner de précieux dixièmes de seconde, tant convoités par tous les pilotes. Les aérodynamiciens sont porteurs d'un lourd secret. Pour s'en persuader, il suffit de voir le nombre de procès ayant opposé ces techniciens à leurs anciens employeurs pour transfert illicite de savoir-faire et espionnage industriel. Ces longues actions en justice portant sur des millions de francs ont généralement débouché sur un arrangement. Rares sont les écuries pouvant se permettre de posséder deux tunnels aérodynamiques. Par ailleurs, l'exemple de Toyota montre que ce type d'investissement ne s'avère pas toujours rentable, puisque même un fonctionnement en deux-huit voire trois-huit des équipements ne garantit pas des résultats plus rapides ni un meilleur aérodynamisme des monoplaces. Les souffleries sont des instruments d'une grande complexité et une minuscule erreur de calibrage peut provoquer un écart énorme dans les résultats.

Une expérience de plus de vingt ans
BMW Sauber a recentré ses activités sur la soufflerie de Hinwil et cherche en priorité à renforcer son équipe de techniciens, en procédant par étapes: d'un à deux-huit, le fonctionnement est ensuite passé aux trois-huit à la fin du mois d'octobre 2006 et dans le même temps, le nombre des employés a été adapté aux besoins. De 35 sous les couleurs de l'écurie Sauber-Petronas, l'équipe d'aérodynamiciens de BMW est passée à 85. William Toet dirige le département depuis le printemps 2006. Ce citoyen du monde - il est né à Amsterdam, vit en Australie et possède la double nationalité britannique et australienne - a occupé la même fonction chez Ferrari durant quatre ans. Cet ancien aérodynamicien chez BAR (aujourd'hui BAR Honda), puis chez BMW Sauber, apporte une expérience de plus de vingt ans avec lui et n'a rien à envier à celui qui fut jusque fin 2005 l'ancien directeur de ce département, Seamus Mullarkey. Les deux hommes mettent en commun leurs compétences à Hinwil. Lorsque ce citoyen britannique né à Singapour arrive chez Sauber en 1999, ce service ne comptait que dix personnes. Le nombre de collaborateurs a aujourd'hui presque décuplé. A Hinwil, les aérodynamiciens côtoient des ingénieurs CAO (conception assistée par ordinateur), des maquettistes, des électroniciens, des techniciens, des opérateurs et des ingénieurs CFD.

Amélioration des performances grâce à un superordinateur
CFD est l'acronyme anglais de «Computational Fluid Dynamics», la simulation numérique en mécanique des fluides. Elle permet de visualiser sur écran les flux d'air et de calculer les propriétés d'écoulement grâce à la modélisation sous forme de maillage de modèles CAO créés par des logiciels CFD. Ces simulations permettent de faire une première sélection pour ne tester que les modèles les plus prometteurs en conditions réelles dans la soufflerie. La technologie CFD nécessite un superordinateur, capable de réaliser des calculs extraordinaires, difficilement imaginables. L'écurie BMW Sauber F1 a baptisé ce superordinateur «Albert 2», en hommage au génie de la physique Albert Einstein. «Albert 2» fait 10 mètres de long, 2,30 de haut pour 1,20 de profondeur. Avec ses 21 tonnes, il pèse trois tonnes de moins que son prédécesseur, remplacé le 14 décembre 2006. Il peut effectuer 12 288 000 000 000 opérations arithmétiques virgule flottante par seconde. En comparaison, pour réaliser le même calcul, les habitants de Munich (1,3 millions) devraient multiplier, toutes les trois secondes et demie, deux nombres à huit chiffres, et ce pendant une année! Malgré ces capacités de calcul impressionnantes, ce super cerveau ne pourra jamais remplacer les conditions réelles en soufflerie. Les performances de «Albert 2» et du tunnel aérodynamique ne sont pas antinomiques mais complémentaires. Dans ce duel technologique, une seule chose importe vraiment: rendre ces bolides profilés aussi légers que possible pour leur assurer la victoire, tout en garantissant la sécurité.

«Nous sommes les pionniers de la simulation aérodynamique»
Le directeur de BMW Motorsport, Mario Theissen, s'exprime sur la place de plus en plus importante de l'aérodynamisme dans la Formule 1, l'efficacité des souffleries et la nécessité d'utiliser de puissants ordinateurs.

Même si les tunnels aérodynamiques sont devenus un facteur clé dans la course à la victoire en 2007, l'écurie BMW Sauber ne prévoit pas d'en construire un second, au contraire des autres équipes. Pourquoi?
Nous n'envisageons pas effectivement de construire un second tunnel aérodynamique. Nous misons en fait sur une utilisation optimale de notre soufflerie avec un fonctionnement continu. Nous avons également acquis un nouveau superordinateur pour améliorer les simulations aérodynamiques.

Vous cherchez donc à vous démarquer de votre concurrent Toyota?
Nous sommes persuadés que l'aérodynamisme expérimental en soufflerie et la simulation théorique par ordinateur sont complémentaires et aboutissent à des résultats uniques. L'ordinateur possède l'avantage sur la soufflerie de pouvoir fournir les éléments physiques indispensables à la compréhension des résultats et aux procédures liées. D'où une importance accrue de la simulation numérique en mécanique des fluides qui trouve aujourd'hui un autre champ d'application dans les processus de fabrication des véhicules en série.

Comment trouvez-vous la nouvelle monoplace BMW Sauber F1.07?
Très bien. Les modifications sont visibles à l'œil nu: la monoplace est plus profilée et son carénage plus aérodynamique. Bien sûr, les changements essentiels restent cachés, comme la nouvelle boîte de vitesse qui permet un changement de rapport sans perte de puissance.

Les aérodynamiciens ont ajouté à votre monoplace un aileron supplémentaire dès 2006.
2006 a marqué un tournant important dans le domaine des évolutions aérodynamiques grâce à la simulation et aux tests de nombreux modèles qui nous ont permis d'obtenir de meilleurs chronomètres lors de la dernière saison et surtout de nous hisser sur le podium lors du Grand Prix d'Italie. A Monza, nous nous sommes concentrés sur l'aérodynamisme de la monoplace, le circuit étant l'un des plus rapides. La troisième place de Robert Kubica est notre plus belle récompense.

Quels sont les autres changements en préparation?
Il y en a beaucoup. 430 personnes travaillent dans notre équipe, contre 280 au commencement. D'ici la fin de la saison, nous devrions être à plein régime et en 2008, nous serons capables de rivaliser avec les plus grandes écuries.
_________________
Un mythe, Une passion, une légende
Ferrarisimo nel sangue e nel cuore da allora sempre
Je n'ai jamais été un grand constucteur.
Je n'ai jamais rêvé de le devenir.
Je reste un artisan provincial."

[membre]

Très bel article bravo ! Je t'embauche

[f1-direct]

Moi aussi je te fait une offre sur un site Ferrariste :d

On va se l'arracher ! lol
_________________

Forum 100% Scuderia Ferrari

[membre]

Moi je le payerai deux carambar par article

[raks]

Un peu trop long, puis j'ai déjà pris son article sur la supprématie de Ferrari!

Je me dois de te donner l'accès à la section "rédacteurs", tu ne va tout de même pas rester qu'un simple membre^^
_________________

[modena49]

[raks]

J'aime privilégié certains membres contre leur avis
_________________

[modena49]

[raks]

Disons qu'avec la section rédacteurs, tu peux nous dire quels articles tu autorise à publier sur un de nos sites!
_________________