Quel impact l’altitude de Mexico a-t-elle sur une F1 ?

La plupart des pistes que la F1 visite sont assez proches du niveau de la mer, et dans le cas de Zandvoort aux Pays-Bas, le tracé y est même très proche, donc la densité de l’air et l’altitude sont finalement assez similaires d’un tracé à l’autre, ce qui n’est pas le cas à Mexico avec un circuit situé à plus de 2000 mètres d’altitude.

Situé plus précisément à 2 285 mètres au-dessus du niveau de la mer, le circuit Hermanos Rodriguez de Mexico est tout simplement le tracé le plus haut de tout le calendrier de la Formule 1 et les équipes devront donc s’adapter à ces caractéristiques ce week-end.

Ce changement d’altitude a un effet étonnamment important sur de nombreux éléments d’une monoplace de F1, modifiant ses performances et son fonctionnement. L’Autodromo Hermanos Rodriguez est situé au sud-est du centre de Mexico, avec une pression ambiante de seulement 780 hPa – le niveau normal de la mer est d’environ 1 000 hPa –  soit environ 20 % de moins. Malgré son altitude élevée, c’est l’une des pistes les plus plates du calendrier avec un dénivelé du point le plus bas au point le plus élevé d’un peu moins de 3 mètres. C’est en partie parce que la ville de Mexico se trouve dans la « Vallée du Mexique » sur un ancien lit de lac.

En ce qui concerne les altitudes les plus élevées des autres pistes de F1, aucune ne s’en approche. En fait, le site de Mexico est situé à près de 1 500 m plus haut que le prochain circuit de la liste, qui est Interlagos, situé à 800 m au-dessus du niveau de la mer. Ainsi, bien que la météo et les températures rencontrées au Grand Prix du Mexique ne soient pas particulièrement différentes des autres week-ends de course, les conditions atmosphériques sont uniques et offrent aux équipes de rares défis à relever.

Sur une monoplace de F1, il existe de nombreux facteurs cruciaux qui garantissent son bon fonctionnement, dont trois : l’aérodynamisme, le refroidissement et l’unité de puissance. Ces éléments sont fortement impactés par la quantité d’air dont ils disposent et, par conséquent, moins d’air signifie des performances différentes.

L’altitude élevée n’a pas d’impact direct sur la course elle-même, car tout le monde est impacté de la même manière et la longue ligne droite principale et les deux zones DRS en début de tour favorisent les dépassements. Cependant, différentes voitures seront affectées par les effets de l’altitude de différentes manières, certaines s’en sortiront mieux et d’autres moins bien, ce qui peut brouiller l’ordre concurrentiel au Mexique.

Impact sur l’aéro

En raison de l’air raréfié, la traînée d’une monoplace de Formule 1 à Mexico est beaucoup plus faible. Il y a moins de particules d’air, de sorte que la voiture traverse l’air plus rapidement et avec moins de perturbations. C’est pourquoi les voitures sont si rapides dans les lignes droites au Mexique, avec une vitesse maximale supérieure à celle de Monza (350 km/h) tout en ayant des ailerons aussi braqués que ceux utilisés sur le circuit urbain de Monaco.

Cependant, moins de particules d’air a également pour impact de générer moins d’appui, car il y a moins d’air poussant la voiture vers le sol. En fait, la perte d’appui est d’environ 25% au Mexique à cause de l’altitude. En conséquence, la spécification d’appui la plus élevée – niveau d’aileron de Monaco – est utilisée mais elle génère le même niveau d’appui (voire légèrement moins) que le package aéro utilisé à Monza en raison du manque de densité de l’air. L’adhérence aérodynamique est donc assez faible au Mexique, mais vous pouvez piloter avec un grand aileron sans pénalité de traînée, donc les vitesses de pointe sont très élevées.

Impact sur le moteur

L’altitude a un impact sur le turbocompresseur pompant de l’oxygène dans le moteur d’une monoplace. Et tout est lié à la quantité de particules d’air et à la densité de l’air à cette hauteur spécifique. Plus on est haut dans l’atmosphère, plus l’air est fin. C’est parce que l’air a du poids et donc plus vous êtes proche du niveau de la mer, plus l’air est comprimé vers le bas, ce qui signifie un air plus dense et plus de particules d’air. À 2 285 mètres d’altitude, il y a environ 25 % de densité de l’air en moins par rapport au niveau de la mer et donc un quart d’oxygène en moins.

Si nous parlions de moteurs à aspiration naturelle, la différence de performances sur une piste à haute altitude serait beaucoup plus élevée, car elle dépend de l’oxygène aspiré dans le moteur pour terminer le processus de combustion. Cela entraînerait une perte de performances de 25%, mais sur les unités de puissance de F1 modernes, cela est évité grâce au turbocompresseur.

C’est parce que le Turbo tourne à une vitesse incroyablement élevée pour pomper plus d’air dans le moteur – environ trois fois plus d’air que dans des conditions d’altitude normales. Plus d’air signifie que vous pouvez pomper plus de carburant et donc générer plus de puissance. Au Mexique, le Turbo doit travailler plus fort pour compenser la densité de l’air plus faible et il le fait en tournant à une vitesse plus élevée, dans sa tentative de compenser une partie de la perte de performance.

Cependant, cela ne peut pas faire toute la différence de performance. Faire travailler le Turbo 20% de plus n’est tout simplement pas possible – car il n’y aurait plus de marge, car ils sont conçus et construits pour des conditions de course normales.

Ainsi, il y a toujours une réduction importante de la puissance du moteur au Mexique, mais la traînée inférieure aide à compenser cela et à propulser les voitures à ces vitesses maximales incroyables sur la longue ligne droite principale de la piste de Mexico.

Il y a également moins de récupération du MGU-H au Mexique, car moins d’air dans le moteur signifie moins de puissance et moins de gaz d’échappement pour le MGU-H à récupérer et à transformer en énergie utile. A ce titre, certains motoristes s’en tireront mieux que d’autres en fonction de la taille de leur Turbo et de la configuration de leur système d’unité de puissance.

Impact sur le refroidissement

La façon dont fonctionne le refroidissement d’une F1 est que les particules d’air plus froides traversent les entrées d’air sur la monoplace, captant la chaleur des composants avant d’être dispersées par l’arrière de la voiture sous forme d’air chaud. Une altitude plus élevée signifie que moins d’air passe à travers les radiateurs, les entrées d’air et les conduits, ce qui entraîne moins de refroidissement, ce qui signifie que les divers éléments de la voiture tels que le bloc d’alimentation et les freins chauffent plus ou nécessitent des conduits beaucoup plus grands pour refroidir suffisamment les choses.

Évidemment, les équipes essaient d’ouvrir autant que possible les sorties de refroidissement de la voiture, en augmentant la taille des prises d’air et des conduits pour faire entrer plus de particules d’air, mais cela réduit également les performances aérodynamiques et augmente la traînée de la voiture, il faut donc trouver un équilibre entre les deux.

Refroidir correctement la voiture est probablement le plus grand défi au Mexique. Pour l’unité de puissance, le manque de débit d’air limite le potentiel de refroidissement, ce qui nécessite une gestion prudente pour assurer la fiabilité. Et la surchauffe des freins peut entraîner une usure accélérée ou un glaçage des disques en carbone céramique. De plus, la rotation du turbo à des vitesses plus élevées provoque une contrainte mécanique supplémentaire sur les éléments de turbine et de compresseur. Ce sont toutes des questions délicates que les équipes doivent prendre en considération, surveiller et réagir.

Vous l’avez compris, le Grand Prix du Mexique ce week-end pourrait nous offrir quelques surprises avec une mécanique qui sera soumise à rude épreuve.

Présentation GP du Mexique