Optimiser la stratégie de course dans les sports mécaniques : La puissance de la coupe et de la surcoupe

Nous pensons souvent que le succès d'une voiture de Formule 1 pendant une course est dû à son pilote, à sa puissance ou à son aérodynamisme. Pourtant, la stratégie (sous-cotation et surcotation) peut avoir un impact bien plus décisif sur les résultats. Après tout, peu importe la vitesse de votre voiture si une mauvaise stratégie d'arrêt aux stands vous place en queue de peloton. 

La stratégie d'undercut et d'overcut en course a joué un rôle encore plus important au cours des dernières décennies, alors que les équipes et leurs technologies continuent d'évoluer et que les différences de performance entre les voitures se réduisent. Avec un rythme et des performances similaires sur la piste, une bonne décision stratégique peut parfois être la seule carte que les équipes peuvent jouer pour dépasser leurs adversaires.

La stratégie de course dans le passé 

Avant 2010, le règlement autorisait le ravitaillement en carburant, ce qui signifiait que la différence de temps au tour entre une voiture presque vide et une voiture lourde ravitaillée en carburant était d'environ 1,5 seconde. Bien que les performances d'un nouveau train de pneus puissent réduire ce déficit, il était difficile de surmonter entièrement cette pénalité. Le carburant est donc devenu la variable dominante lors de l'établissement de la stratégie de course optimale.  

Cependant, après l'interdiction du ravitaillement en carburant, la performance des pneus est redevenue le facteur stratégique le plus important. Par conséquent, les équipes se sont concentrées sur la gestion de la dégradation des pneus pour essayer d'élaborer des scénarios d'undercut et d'overcut afin de dépasser leurs concurrents. 

Comprendre les performances des pneus

Pour comprendre le fonctionnement des contre-dépouilles et des sur-dépouilles, il faut d'abord comprendre le comportement des pneus.

La gomme utilisée dans les pneus de Formule 1 actuels est fortement influencée par la température et l'hystérésis, de sorte que le temps au tour qu'une voiture peut réaliser varie considérablement en fonction de la phase de vie du pneu. 

• En savoir plus sur le comportement et la dégradation des pneus

Les performances d'un pneu au cours d'un relais se déroulent essentiellement en trois étapes : échauffement, stabilisation et dégradation. La quantité d'adhérence générée par le pneu à chacune de ces étapes varie en fonction de la rigidité du composé (tendre, moyen ou dur). Le graphique ci-dessous illustre la différence de temps au tour typique entre un composé souple, moyen et dur au cours d'un relais.

• Les souple est celui qui chauffe le plus vite et qui a donc le temps de tour initial le plus rapide. Cependant, lorsque la gomme tendre commence à surchauffer et donc à s'user, ses performances diminuent considérablement vers la fin du relais. 
• Les dur monte en température plus lentement et met donc plus de temps à chauffer, ce qui explique qu'il soit plus lent de 0,5 seconde que le Soft au 1er tour. Cependant, le composé le plus dur est plus résistant à la surchauffe et souffre moins de l'usure, ce qui lui permet de maintenir ses performances plus longtemps. Au 30e tour, il est 0,7 seconde plus rapide que le composé le plus souple.
• Le moyen se situe souvent entre les gommes dures et tendres en termes de performances. Cependant, cette gomme peut parfois être difficile à chauffer et est donc beaucoup plus lente que les gommes dures et tendres au début du relais.

La différence de temps au tour entre les pneus neufs et les pneus usés, ainsi que les différents composés pendant les phases de chauffe (jaune) et de dégradation (violet), offrent aux équipes la possibilité de surpasser ou d'éclipser leurs adversaires.

Qu'est-ce qu'une contre-dépouille ?

F1 Undercut expliqué

L'undercut est une stratégie de course qui consiste pour un pilote à s'arrêter plus tôt que son rival afin de prendre l'avantage en utilisant des pneus plus frais. La clé de cette stratégie réside dans trois étapes critiques : l'inlap, l'arrêt au stand et l'outlap. Le temps total perdu ou gagné au cours de cette séquence peut se traduire par un dépassement réussi, car des pneus frais permettent au pilote qui s'arrête de réaliser des temps au tour plus rapides que ceux d'un concurrent équipé de pneus plus anciens et plus lents.

Dans un scénario de sous-cotation, le pilote A s'arrête en premier et perd du temps dans les stands (environ 20 secondes), mais une fois qu'il revient sur la piste avec des pneus neufs, il peut effectuer un tour extérieur beaucoup plus rapide. Pendant ce temps, le pilote B, qui est resté en piste avec des pneus usés, effectue un tour plus lent avant de s'arrêter. Au moment où le pilote B termine son arrêt, le pilote A a déjà utilisé l'avantage de vitesse que lui procurent des pneus plus frais pour prendre la tête de la course et dépasser le pilote B.

La sous-coupe est particulièrement efficace sur les circuits où l'usure des pneus ou la dégradation thermique sont importantes, et où des pneus neufs offrent immédiatement de meilleures performances. Cette stratégie tire parti du fait que les pneus plus anciens se dégradent considérablement, ce qui ralentit le rythme de la voiture. S'il est parfaitement synchronisé, l'undercut peut aider un pilote à prendre de l'avance sur son rival en tirant parti de l'adhérence et de la vitesse des pneus neufs.

Facteurs clés d'une découpe réussie :

• Performance des pneus : Des pneus plus frais offrent une meilleure adhérence et une plus grande vitesse, ce qui donne un avantage significatif au pilote qui s'arrête. Il est essentiel de s'arrêter suffisamment tôt pour tirer le meilleur parti de ces nouveaux pneus.
• Espace libre sur la piste : Pour que l'undercut fonctionne, le conducteur doit rejoindre la piste avec suffisamment d'espace devant lui pour exploiter les pneus neufs sans être ralenti par le trafic. Une fenêtre sans trafic permet au conducteur de pousser agressivement.
• Efficacité de l'arrêt au stand : Un arrêt au stand rapide et en douceur est essentiel. Les retards dans la voie des stands peuvent annuler l'avantage de pneus plus frais, c'est pourquoi il est essentiel de minimiser le temps d'arrêt aux stands pour réussir une coupe.
• Conditions de piste : Les circuits où la dégradation des pneus est importante favorisent l'undercut, car les pneus neufs offrent un net avantage en termes de vitesse. En outre, des facteurs tels que l'échauffement (ou l'absence d'échauffement) des pneus et la clarté de l'air jouent un rôle crucial.
• Autres variables : Des éléments imprévisibles tels que les drapeaux jaunes, les voitures de sécurité ou les voitures de sécurité virtuelles peuvent affecter le succès d'un undercut. La stratégie est plus efficace lorsque de telles interruptions ne se produisent pas.

Qu'est-ce qu'une surcoupe ?

Explication du surdimensionnement de la F1

L'overcut est une stratégie de course dans laquelle un pilote reste en piste plus longtemps que son concurrent, qui s'arrête plus tôt. L'objectif est d'utiliser l'air plus pur et la charge de carburant plus faible (au fur et à mesure que le carburant est consommé) pour réaliser des temps au tour plus rapides pendant que le concurrent est aux stands, pour finalement gagner la position en piste une fois que le pilote ayant effectué l'overcut s'est arrêté. Après l'arrêt au stand, le pilote qui est resté à l'extérieur (pilote A) peut souvent passer devant le pilote qui est passé au stand plus tôt (pilote B), en capitalisant sur l'écart de performance créé pendant ces tours.

L'un des facteurs clés de la stratégie de surcoupe est que le pilote B, qui est passé au stand en premier, peut éprouver des difficultés à faire chauffer ses pneus, en particulier s'il passe à un composé plus dur qui met plus de temps à atteindre la température optimale. En revanche, on demande souvent au pilote A de rouler à fond sur des pneus usés, en maximisant les performances de la voiture dans l'air pur pour gagner du temps. Après plusieurs tours, lorsque le pilote A s'arrête enfin, il peut rejoindre la piste avant le pilote B, réussissant ainsi sa surcoupe.

Facteurs clés d'une surcoupe réussie :

• Gestion des pneus : Le pilote qui reste à l'écart (pilote A) doit maintenir des temps au tour compétitifs avec des pneus usés, en tirant le maximum de performance pendant les tours cruciaux.
• Conditions de piste : Les sorties de route sont fréquentes sur les pistes à faible adhérence ou à faible dégradation, ou sur les pistes mouillées où il faut plusieurs tours pour que les pneus montent en température. L'air plus pur et la voiture plus légère peuvent se traduire par des tours plus rapides.
• Performance du concurrent : Si le pilote B, qui roule avec des pneus neufs, rencontre des embouteillages ou a du mal à faire chauffer ses pneus, le pilote A prend l'avantage. De même, une surcote peut s'avérer efficace lorsque la différence de performance entre les voitures est importante et que la voiture la plus rapide peut profiter de l'air pur après le passage au stand de son concurrent.

En tirant parti de ces facteurs, la surcote peut constituer une stratégie puissante pour gagner des places sur la piste, en particulier lorsque la performance des pneus ou les conditions de circulation jouent un rôle décisif.

Une sous-cotation en action

Dépasser l'adversaire pendant une course est un véritable triomphe, mais le résultat d'un dépassement ou d'un raccourcissement stratégique ne se fait sentir qu'à la fin de la course. 

Le Grand Prix de Bahreïn 2021 en est un bon exemple. Le tracé de Sakhir est dur pour les pneus arrière et présente donc une bonne opportunité de sous-cotation. Hamilton a perdu la tête au profit de Verstappen au premier tour et Mercedes a immédiatement changé de stratégie. Lors du premier arrêt au stand (1), Mercedes a sous-coté la Red Bull de 4 tours, ce qui a permis à Hamilton de dépasser Verstappen au 18e tour. 

Hamilton a alors pu prendre 7 secondes d'avance sur Verstappen et a effectué un deuxième pitstop (2) au 28e tour. Cependant, pour surmonter l'undercut, Red Bull a décidé d'étirer la vie des pneus de Verstappen pour 11 tours supplémentaires afin de construire un décalage de l'âge des pneus. Par conséquent, après son arrêt aux stands, Verstappen rattrape rapidement Hamilton et se bat pour la tête. Bien que stratégiquement Verstappen aurait dû gagner, un dépassement raté l'a laissé à la deuxième place.

La puissance d'une surcoupe efficace

Les rues étroites de Monaco font que ce Grand Prix est dominé par le trafic et l'économie de pneus. Les arrêts au stand ne sont pas souhaitables, car il est difficile, même pour une voiture rapide disposant d'un avantage de pneus, de se frayer un chemin dans le peloton. 

En 2021, en raison d'une mauvaise position sur la grille, Hamilton suit Gasly pendant le premier relais. À court de pneus, Hamilton déclenche la première phase d'arrêt au stand (1), mais Gasly reste à l'extérieur pour un tour supplémentaire, dépassant effectivement Hamilton pour rester en tête dans l'Alpha Tauri, plus lente. 

Vettel reste à l'écart un tour de plus et dépasse Hamilton et Gasly, tandis que Perez, avec un large avantage en termes de performances, reste à l'écart pendant deux tours supplémentaires (2) et dépasse les trois pilotes. Cette manœuvre fait passer Perez de 5 secondes derrière Hamilton à plus de 5 secondes devant. En fin de compte, Hamilton ne dépasse jamais Gasly, et s'arrête finalement pour une tentative de meilleur tour (3) au 66e tour.

Quand utiliser la contre-dépouille ou la sur-dépouille en sport automobile ?

Le choix entre un dégagement et une surcoupe dépend de plusieurs variables, notamment des caractéristiques de la piste, du taux de dégradation des pneus et des conditions de course. Par exemple, sur les pistes où l'usure des pneus est importante, l'undercut est souvent plus efficace, car la baisse de performance sur des pneus usés est significative. En revanche, sur les circuits où l'usure des pneus est moins importante, l'overcut peut s'avérer payant, en particulier si le pilote peut maximiser ses temps au tour avec une charge de carburant plus faible.

Les conditions météorologiques jouent également un rôle important. Dans des conditions plus fraîches, où les pneus mettent plus de temps à chauffer, la surcote peut être plus favorable, car les pneus neufs peuvent ne pas offrir immédiatement des performances optimales. En revanche, dans des conditions chaudes, où les pneus se dégradent plus rapidement, l'undercut peut donner un avantage en termes d'allure.

En outre, les décisions stratégiques concernant la gestion du trafic et le choix du moment de l'arrêt au stand sont cruciales. Un "undercut" nécessite une piste dégagée après l'arrêt au stand, tandis qu'un "overcut" peut être avantageux si le pilote peut bénéficier d'une piste dégagée avant d'effectuer son arrêt.

Webinaire: Comment optimiser la stratégie et l'analyse des courses

Bernadette Collins, ancienne responsable de la stratégie de course pour l'équipe de F1 d'Aston Martin, utilise des exemples réels de courses de F1 pour nous aider à décomposer les nuances de la technologieRaceWatch et la façon dont leur utilisation peut être appliquée à d'autres sports, y compris le football, le rugby, et plus encore.

M. Collins explique comment les équipes saisissent plus de 1 000 points de données par seconde pour alimenter plus de 2 millions de simulations prédictives. Cela se fait à chaque étape, depuis les séances d'entraînement jusqu'aux qualifications et à l'exécution le jour de la course. Chaque virage, chaque spécification et chaque simulation prédictive fait l'objet d'une précision analytique.

Dans ce webinaire sur la stratégie et l'analyse des courses, vous apprendrez :

• La technologie au service de l'analyse de l'équipe de F1
• Utilisation de simulations prédictives pour influencer les résultats des performances
• Comment, à l'avenir, des sports comme le football et le rugby peuvent-ils exploiter cette technologie ?
• Et plus encore

Comment les outils de stratégie de course peuvent aider 

Dans l'environnement sous haute pression d'une course, il est essentiel de prendre rapidement des décisions précises pour surpasser les concurrents. C'est pourquoi les stratèges s'appuient sur des logiciels de stratégie de course tels que RaceWatch pour prédire la dégradation des pneus, le rythme et les arrêts au stand des autres équipes, afin de les conforter dans leurs décisions.

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Article rédigé par : Gemma Hatton