Comment la dégradation des pneus affecte la stratégie de course : Stratégies, facteurs et techniques
Les pneus sont le seul contact entre une voiture de course et la piste, ce qui en fait la partie la plus importante de toute voiture de course. Quelle que soit la puissance du moteur ou la force d'appui générée par l'ensemble aérodynamique, si ces charges ne peuvent pas être transférées efficacement aux pneus pour générer de l'adhérence, la voiture n'ira pas plus vite.
Introduction à la dégradation des pneus dans la stratégie de course
Malheureusement, la capacité d'un pneu à produire de l'adhérence diminue avec le temps. Cette dégradation des performances des pneus signifie qu'ils durent moins longtemps, ce qui se traduit par des temps au tour plus lents et des relais plus courts. C'est pourquoi les équipes et les pilotes déploient tant d'efforts pour comprendre, prévoir et gérer les pneus.
Comprendre le comportement et l'adhérence des pneus
Comment le caoutchouc se comporte-t-il sur la piste ?
Pour comprendre les pneus, il faut d'abord comprendre le comportement du caoutchouc. Le caoutchouc est viscoélastique, ce qui signifie qu'une fois déformé, il ne reprend pas immédiatement sa forme initiale. Pendant ce délai, de l'énergie est absorbée et transformée en chaleur. La quantité totale d'énergie absorbée dépend du nombre de fois où le caoutchouc est sollicité et de sa température. Par exemple, lorsque le caoutchouc est froid ou excité par une fréquence trop élevée, il devient dur et cassant. En revanche, lorsque le caoutchouc est chaud ou qu'il glisse lentement, il devient élastique et caoutchouteux.
Le rôle de la viscoélasticité dans la production du grip
Lorsque la roue tourne sur la surface de la piste, la nature viscoélastique du caoutchouc permet au pneu de glisser légèrement, ce qui génère les forces de frottement qui produisent l'adhérence. Pour maximiser cette adhérence, le caoutchouc doit se situer dans une plage de température spécifique, afin de se comporter de manière élastique. Cela garantit que le maximum de gomme est en contact avec le bitume, ce qui augmente la surface de contact du pneu et donc l'adhérence. Si la gomme se trouve en dehors de cette plage de température, les performances du pneu se dégradent.
Principales causes de la dégradation des pneus
Il existe trois causes principales de dégradation des pneus : l'usure, la température et la pression.
1. L'usure
Au fur et à mesure que la gomme du pneu se déplace sur le macadam, elle s'use progressivement, laissant moins de gomme pour générer de la chaleur. Par conséquent, la température du pneu diminue et le caoutchouc devient plus rigide. Cela réduit l'adhérence et le pneu glisse davantage, ce qui augmente l'usure et le cycle se répète.
2. La température
Lorsque le pneu fonctionne dans sa plage de température d'utilisation, ce niveau d'usure, appelé abrasion, est relativement constant et conduit à une dégradation progressive des performances du pneu, ce dont les stratèges peuvent facilement tenir compte dans leurs calculs. Toutefois, si le caoutchouc est surchauffé, il entre en ébullition, ce qui provoque une rupture de la surface du pneu et enlève de gros morceaux de caoutchouc de la surface. En revanche, si le caoutchouc est trop froid, il devient cassant et la surface commence à se briser, ce qui entraîne un grainage.
Le cloquage et le grainage réduisent considérablement la surface de contact et donc l'adhérence, ce qui peut entraîner une perte de performance extrême et non linéaire - un cauchemar pour les stratèges.
3. La pression
La pression interne du pneu peut également contribuer à la dégradation. La pression de fonctionnement augmente avec la température du pneu. Si elle est trop élevée, le pneu gonfle, ce qui réduit la taille de l'aire de contact. Cela peut favoriser une surchauffe supplémentaire du caoutchouc au niveau de la zone de contact, augmentant ainsi le risque de formation de cloques.
L'impact de la dégradation des pneus sur la stratégie de course
Le temps perdu par tour en raison de la dégradation des pneus est l'une des variables les plus importantes que les stratèges prennent en compte lorsqu'ils définissent leur stratégie. Est-il plus efficace d'effectuer de nombreux arrêts aux stands, mais de récupérer ce temps en roulant sur des gommes plus tendres, et donc plus rapides ? Ou faut-il éviter les arrêts aux stands dans l'espoir que le pilote puisse faire durer les pneus ?
Optimisation de la fréquence des arrêts au stand en fonction de l'usure des pneus
Ensuite, il y a la question de savoir quand s'arrêter. Si la dégradation est importante, l'avantage de rouler sur des gommes fraîches fait de l'undercut une manœuvre efficace. En revanche, si la dégradation est faible, l'overcut peut permettre aux équipes de profiter de leur position sur la piste pendant que leurs adversaires chauffent leurs nouveaux pneus.
Tactiques de gestion de la dégradation des pneus
Qu'une équipe souhaite obtenir des performances maximales pour un tour de qualification ou minimiser la dégradation au cours d'un relais, le moyen le plus efficace de gérer les performances des pneus est de faire en sorte que les deux essieux se dégradent à la même vitesse. Malheureusement, cela est pratiquement impossible lorsque chaque pneu est soumis à des charges différentes dans les virages. C'est pourquoi les équipes emploient toutes les tactiques possibles pour exploiter et gérer l'adhérence.
Réchauffer les pneus pour une performance optimale
L'une des tactiques les plus importantes consiste à chauffer efficacement les pneus. Avant une séance, des couvertures et des fours sont utilisés pour préchauffer les pneus, tandis que dans les championnats où cela n'est pas autorisé, les équipes laissent souvent les pneus au soleil. Le préchauffage des pneus permet non seulement de les rapprocher de la plage de température optimale, mais aussi de réduire l'augmentation de la pression de roulement. Si les pneus étaient réchauffés à partir du froid, la pression interne augmenterait considérablement, ce qui ferait gonfler le pneu et réduirait considérablement la surface de contact.
Une fois sur la piste, le pilote doit faire chauffer les pneus régulièrement et lentement, en évitant tout blocage ou glissement qui pourrait endommager la surface de la gomme. Par conséquent, les pilotes effectuent souvent un "outlap" et un "preplap" pour mettre les deux essieux à température avant de commencer le tour de qualification. Pendant les périodes de voiture de sécurité et de drapeau jaune, les pilotes louvoient sur les lignes droites pour maintenir la température des pneus et éviter de se bloquer dans le premier virage une fois la voiture de sécurité engagée.
L'échauffement des pneus peut également influer sur les décisions stratégiques prises pendant la course. Parfois, les équipes opteront pour la sous-cotation, même si cela sacrifie la position sur la piste, afin de permettre à leur pilote d'avoir des pneus à température un tour plus tôt que leur rival. Ainsi, lorsque leur concurrent sort des stands avant eux avec des pneus plus froids, ils disposent de l'adhérence nécessaire pour les dépasser. Ce phénomène se produit surtout dans les courses où les conditions sont humides ou changeantes, ou lorsque les pneus sont plus durs et que la phase d'échauffement peut durer plusieurs tours.
Le conducteur peut également avoir une influence significative sur la gestion des pneus pendant les relais. Par exemple, il peut ajuster la répartition des freins afin de mettre plus d'énergie dans les freins avant ou arrière, ce qui réchauffe les pneus par le biais du chauffage des jantes. L'air frais utilisé pour refroidir les freins est alors chauffé à des centaines de degrés. Cette chaleur se transmet ensuite à la jante, qui rayonne sur les pneus. En Formule 1, un réchauffement de la jante de 10 degrés Celsius peut correspondre à une augmentation d'environ 1 degré Celsius de la température de la carcasse du pneu, ce qui peut faire la différence entre une température optimale ou non.
Techniques en course : Biais de freinage et levage et contre-courant
Dans les cas où les pneus surchauffent, les pilotes peuvent lever le pied et rouler en roue libre pour réduire la charge sur chaque pneu. S'ils le font efficacement dans certains virages du tour, les pilotes peuvent souvent protéger les pneus sans perdre de temps au tour. La quantité de gestion des pneus requise est définie avant la course, en utilisant les courbes de dégradation des pneus et les vues du planificateur de course dans les logiciels de stratégie de course tels que RaceWatch.
RaceWatch: Un outil essentiel pour l'analyse de la dégradation des pneus
Les stratèges peuvent alors déterminer plusieurs plans de course, chacun avec une stratégie d'arrêt au stand différente, et travailler avec le pilote pour identifier la quantité de portance et de côte nécessaire pour faire durer les pneus. Par conséquent, pendant la course, si la dégradation des pneus est différente de celle prévue, les pilotes seront invités à "passer au plan B". Cela leur indique non seulement qu'ils sont passés à une stratégie d'arrêt au stand différente, mais aussi qu'ils doivent maintenant conduire jusqu'aux deltas prédéfinis pour faire durer les pneus.
Planifier et ajuster la stratégie avec RaceWatch
La gestion de la dégradation des pneus est le secret de l'exécution d'une stratégie de course gagnante. RaceWatch peut fournir les informations cruciales dont les ingénieurs ont besoin pour prendre des décisions rapides et précises. Il y a eu d'innombrables occasions, à travers les championnats, où l'attention portée aux pneus a permis aux équipes d'éviter cet arrêt au stand si important et de monter sur la plus haute marche du podium.
Article rédigé par : Gemma Hatton
*Ce contenu a été initialement publié en avril 2024 mais a depuis été mis à jour pour maintenir l'exactitude de l'information et l'expérience de l'utilisateur.