Les 15 innovations technologiques qui ont révolutionné la Formule 1

Catégorie reine des sports automobile, la Formule 1 ne cesse de nous fasciner avec les prouesses technologiques qu’elle propose. Tous les fans savent pertinemment que les F1 d’aujourd’hui n’ont rien à voir avec les plus anciennes, et cette différence se fait ressentir même avec les modèles d’il y a dix ans. On peut dire que les écuries sont toujours obligées de réinventer leurs monoplaces si elles veulent avoir une chance de décrocher l’un des championnats du monde, pilotes ou constructeurs. Découvrons quelques innovations technologiques ont complètement révolutionné la discipline dont certaines sont devenues des standards.

Introduits dans le règlement en 2014, les moteurs hybrides marquent un tournant majeur pour les F1. Les monoplaces ne se contentent plus du seul moteur thermique mais ajoutent également une partie électrique. Cette dernière est constituée du MGU-K qui récupère l’énergie cinétique au freinage (MGU-K) et du MGU-H récupérant la chaleur des gaz d’échappement (MGU-H). Avec le V6 turbo, on peut atteindre les 1000 chevaux au total, bien au-dessus de ce que proposait un moteur V10 atmosphérique. Et comme tout moteur hybride, il consomme moins de carburant à puissance égale.

En 2009, un système de récupération d'énergie cinétique a été mis en place afin de permettre aux F1 d’exploiter l'énorme énergie perdue lors du freinage. Dénommée KERS, cette technologie consiste à capturer la chaleur dégagée par les freins pour ensuite la stocker dans une batterie électrique. Sa réutilisation offre un surplus de puissance sans consommer davantage de carburant. Bien qu’il ait été remplacé par le MGU-K quelques années plus tard, le KERS a servi à poser les bases des moteurs hybrides actuellement utilisés par les F1.

L'effet de sol exploite un phénomène aérodynamique assez simple qui crée une zone de basse pression sous le plancher de la voiture en canalisant l’air qui y circule. Cette différence de pression entre le haut et le bas contribue à augmenter l’appui aérodynamique, d’où la F1 est parfaitement collée au sol même dans des virages à haute vitesse. C’est l’écurie Lotus qui l'exploite pour la première fois en 1977 et a alors dominé le championnat. La FIA l’a interdite en 1984 avant de la réintroduire dans le règlement en 2022 sous une version plus avancée.

Le DRS se présente sous la forme d’un aileron arrière mobile activé momentanément par le pilote. Son ouverture fait diminuer la force que l’air applique sur la monoplace, connue sous le nom de traînée aérodynamique. Ce mécanisme augmente la vitesse maximale que l’on peut atteindre et facilite le dépassement sur un adversaire qui ne l’utilise pas. Jugé trop dangereux dans les parties sinueuses, on ne peut l'utiliser qu’en ligne droite ou sur un tronçon très légèrement courbé et préalablement défini pour chaque circuit. Le DRS fait son entrée dans le règlement en 2011, mais il sera supprimé à partir de la saison 2026.

Le Halo est un dispositif de sécurité obligatoire depuis la saison 2018, conçu pour protéger le pilote des objets extérieurs susceptibles de le heurter (murs, autres monoplaces, etc.). Fabriqué en titane, il se présente sous la forme d’une barre incurvée placée au-dessus de la tête du conducteur. Il peut supporter des chocs d’une grande intensité et figure parmi les parties les plus résistantes de la voiture. Avec une efficacité prouvée à plusieurs reprises, elle ne se limite pas qu’aux F1 mais se retrouve également dans les catégories inférieures et dans d’autres disciplines comme la Formule E.

Autre dispositif de sécurité, la combinaison résistante au feu ne fait pas à proprement parler partie de la F1 mais est obligatoire dans la discipline. Elle garantit la sécurité du pilote en cas d’incident aboutissant à une incendie du véhicule, que ce soit un accident ou une panne du moteur. Son efficacité a déjà été prouvée à diverses reprises comme lors du tragique mais spectaculaire accident de Romain Grosjean au Grand Prix de Bahreïn en 2020. Le pilote français est resté pendant près de 30 secondes dans la voiture en flammes avant de s'en extraire avec “seulement” quelques brûlures relativement légères.

La scuderia Ferrari est la première à utiliser les boîtes de vitesses automatiques en 1989. Si auparavant les pilotes devaient appuyer sur une pédale d’embrayage et se servir d’un levier de vitesse, ils n’ont plus désormais qu’à appuyer sur une gachette situé à l’arrière du volant pour augmenter ou baisser le rapport. Cet emplacement ergonomique fluidifie le changement de vitesses et aide à rester plus concentré sur la piste. Ceci mène à un plus grande précision dans le pilotage et surtout dans la manière d’entrer dans les virages.

La télémétrie est un outil utilisé par les ingénieurs à partir du début des années 1990 pour comprendre le fonctionnement de la voiture. Les modèles d’aujourd’hui embarquent plus de 300 capteurs qui récoltent des données en temps réel comme la température des freins, la pression des pneus, la vitesse de l’air heurtant le véhicule, etc. Les équipes dans les stands vont exploiter ces données afin de déterminer la stratégie optimale durant la course. Depuis 2003, la FIA a limité son utilisation en empêchant les ingénieurs de faire des réglages à distance sur les monoplaces.

Le moteur turbo peut fournir une puissance beaucoup plus importante que les moteurs atmosphériques. Il se sert des gaz d'échappement pour compresser l’air qui entre dans le moteur. Ceci signifie plus de carburant brûlé et donc un gain de puissance, jusqu'à un total de 1400 chevaux. Renault a été le premier motoriste à l’utiliser en Formule 1 en 1977 et suivi par tous les autres dans les années 1980. Les organisateurs ont toutefois banni son usage en 1989 pour des raisons de sécurité. Imaginez un peu la violence des crashs que l’on pouvait voir avec les protections rudimentaires de l’époque. Les moteurs turbo ont fait leur retour dans la catégorie reine en 2014, mais cette fois comme une composante du nouveau moteur hybride et limité à un V6.

Brabham conçoit en 1976 le système de freinage en carbone qui va rapidement devenir la norme à la fin de la décennie. Les disques et plaquettes en carbone résistent beaucoup mieux à la chaleur que les modèles en acier, en plus d’une meilleure dissipation thermique. Les pilotes peuvent alors freiner plus tardivement et plus brusquement avant de négocier les virages. Elle a beaucoup évolué au fil des années et les freins actuels associent le carbone à de la céramique pour en accroître l’efficacité.

À partir des années 1970, les roues à 4 ou 5 écrous sont progressivement remplacées par des modèles avec un seul écrou central. On peut alors changer une roue très rapidement avec un pistolet pneumatique ou hydraulique. Grâce à cela, on est passé de près de 30 secondes d’arrêt aux stands à seulement 2 secondes d’immobilisation actuellement. Ces arrêts aux puits spectaculaires ont un impact considérable sur les stratégies en course dans un sport où la victoire peut se jouer en quelques secondes.

Les constructeurs utilisent la soufflerie dans le but de tester le comportement aérodynamique de leurs nouvelles monoplaces. Ces tests effectués depuis les années 1970 consistent à placer une maquette miniature du véhicule dans un tunnel tout en y injectant un flux d’air à grande vitesse. Les ingénieurs ont ainsi une idée de la manière dont la F1 va se comporter lorsqu’elle sera réellement en piste. La FIA impose des règles très strictes dans l’utilisation de cette technique afin d’éviter une domination écrasante des équipes aux plus grands budgets.

En plus de l’utilisation de la soufflerie, les concepteurs ont également recours à la simulation CFD à partir du début des années 2000. Il s’agit d’une simulation sur ordinateur du comportement aérodynamique des concepts, et donc sans avoir à créer de maquettes. On peut ainsi tester différentes configurations en 3D avant de procéder à un essai physique en soufflerie, plus onéreux. La grande précision de cette technique (plus d’un milliard de composants que l’on peut ajuster séparément) permet d’affiner au maximum la configuration des différents pièces du véhicule.