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Tech F1 : les nouvelles règles en faveur du rake élevé de la Red Bull ?

Avec un rake extrêmement élevé sur sa monoplace 2021, Red Bull pourrait bien profiter de la nouvelle réglementation introduite cette saison en Formule 1

F1 - Tech F1 : les nouvelles règles en faveur du rake élevé de la Red Bull ?

D’après les données issues des tests de pré-saison et de la première course de la saison à Bahreïn, la Red Bull RB16B s’est avérée être la meilleure monoplace du lot dans toutes les conditions, malgré la victoire de Mercedes lors de la première course de l’année. La flèche noire de Brackley, en dépit d’être la machine à battre, était objectivement inférieure à la Red Bull RB16B à Bahreïn.

La nouvelle réglementation aérodynamique 2021, qui limitait l’introduction de nouveautés à la découpe du fond plat et du diffuseur, semble avoir eu un impact plus important sur l’équilibre de la Mercedes W12, par rapport à la rivale Red Bull.

L’instabilité du train arrière observée sur la Mercedes W12 lors des tests de pré-saison a sensiblement diminué avec la suite des séances, les ingénieurs ayant dû intervenir dans les réglages à la suite de l’analyse des données. Concrètement donc, la nouvelle réglementation aurait pu aider Red Bull et, en même temps, sanctionner Mercedes.

Les monoplaces de la dernière décennie d’Adrian Newey (directeur technique de Red Bull Racing) ont été caractérisées principalement par une extrême configuration du rake, qui offre une monoplace très piquée sur l’essieu avant, avec un arrière très haut par rapport au sol, formant un angle de presque 2 degrés. En revanche, Mercedes a toujours proposé une monoplace très « plate » avec un empattement long.

Cependant la saison dernière, bien que beaucoup moins prononcé que la voiture de Milton Keynes, Mercedes a opté pour une configuration de monoplace plus piquée sur l’avant. Il en va de même pour Ferrari, qui propose depuis 2018 une configuration de rake assez accentuée, même si aucune des voitures actuellement sur la grille n’est aussi extrême que la Red Bull d’Adrian Newey.

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En combinant les concepts de montage avec les découpes réglementaires du fond plat et du diffuseur, le rake peut avoir contribué à accentuer la perte d’appui à l’arrière des voitures qui offraient des configurations plus plates telles que Mercedes et Aston Martin.

Avec la nouvelle réglementation, qui a réduit l’appui arrière d’environ 10% par rapport à la saison dernière, Red Bull semble donc avoir moins souffert de ces limitations aérodynamiques sur sa RB16B, montrant constamment un arrière très stable et peu glissant lors des essais hivernaux et lors de la première course de l’année.

Cette hypothèse est intéressante à considérer, compte tenu toutefois du fait que pratiquement toutes les équipes ces dernières années ont décidé de copier Adrian Newey, en adoptant (certaines plus, d’autres moins) un rake prononcé . Mais peu d’équipes ont réussi à exploiter la configuration du rake comme sur la Red Bull, Mercedes y compris.

Au cours des dernières années, beaucoup ont essayé des configurations arrière surélevées en imitant Red Bull, mais revenant peu de temps après à des niveaux de configuration plus « normaux » sur les monoplaces.

L’arrière plus élevé par rapport au sol fait que le speaker (sur le diffuseur) fonctionne assez différemment de la normale, modifiant le concept pour lequel le speaker a été adopté sur les monoplaces de F1. Le but du diffuseur, comme il est bien connu, est de créer un champ de dépression sous la voiture, qui subit une poussée induite vers le bas, ce qui augmente l’adhérence mécanique des pneus avec l’asphalte.

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Cet effet se produit, en théorie, lorsqu’il y a une brusque différence de hauteur entre la partie inférieure du fond plat et l’asphalte, créant une plus grande section de passage pour le flux d’air dans la partie terminale, suivant les principes de la dynamique des fluides de l’effet venturi.

Tout est revu si le diffuseur est très haut par rapport au sol, comme dans le cas du réglage du rake, un véritable effet venturi n’est pas créé.

L’arrière plus haut augmente la section de sortie du flux d’air, accentuant l’effet de déportation, mais la gestion de la recherche d’appui à l’arrière devient très « maximale », et le risque de décrochage aérodynamique augmente.

Il convient donc de souligner que le comportement de la voiture qui adopte un rake élevé change, car il y a une tendance à avoir une pénétration de l’air sous la voiture dans les virages inclinés, en plus du fait que le centre de gravité de la voiture est placé plus haut.

Le nouveau fond plat est précisément conçu pour détourner le flux d’air vers l’extérieur de la voiture, et surtout pour éviter l’infiltration du flux d’air sur la partie la plus basse de la monoplace.

De nombreuses dérives tournées vers l’extérieur ont été mises en œuvre pour remplacer les différentes fentes et conduits, présents sur le fond plat des monoplaces 2020, et qui créent une « mini-jupe » pneumatique en canalisant les flux.

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Red Bull a donc peut-être perdu moins en pourcentage d’appuis qu’en 2020, en raison d’un fonctionnement différent du diffuseur, alors que la nouvelle réglementation a limité la hauteur maximale des ailettes internes dans le canal d’extraction, qui sont plus courtes cette année de 50 mm par rapport au plan de référence.

Mais avec un speaker très haut par rapport au sol, en raison du rake élevé, Red Bull était déjà « habituée » à faire fonctionner le speaker avec des dérives assez détachées du fond plat, souffrant (probablement) des effets négatifs de la nouvelle réglementation.

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La voiture de Newey doit donc être comprise avant d’être copiée. Il a fallu au directeur technique britannique lui-même plusieurs années pour perfectionner le concept de rake sur sa voiture.

Déjà en 2010, il a commencé à adopter une configuration similaire, atteignant déjà des niveaux importants d’angle l’année suivante La raison principale de cette configuration n’est pas à considérer comme la seule recherche d’un avantage aérodynamique, mais évidemment Red Bull réussit à faire fonctionner sa voiture différemment de Mercedes.

Il faut également considérer qu’en ligne droite (en raison de l’augmentation de la poussée aérodynamique sur les ailerons) la monoplace a tendance à revenir à des niveaux de hauteur plus bas, abaissant l’arrière. Tout cela se déroule de façon microscopique, mais le retour à une configuration plus horizontale dans les lignes droites présente cependant des avantages en termes de traînée.

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