L'effet du revêtement de la piste sur la stratégie de course

Élaborer une stratégie de course efficace en Formule 1 implique l'analyse d'un ensemble complexe de variables. Si des facteurs tels que l'usure des pneus et la consommation de carburant sont bien connus, la surface de la piste elle-même joue un rôle étonnamment important.

La rugosité, la composition et même la couleur d'une piste peuvent affecter les niveaux d'adhérence, ce qui en fait un élément essentiel pour les équipes qui cherchent à prendre l'avantage. Voyons comment l 'évolution de la piste en F1, la température de la piste et les différents types de revêtement influencent les stratégies de course.

Comprendre les différents types de revêtements de piste

La surface de la plupart des pistes de course est constituée d'asphalte, c'est-à-dire d'un mélange de liant bitumineux et d'agrégats, tels que des pierres et du gravier. Généralement, cet asphalte est appliqué sur des couches de pierres et de roches concassées selon la technique de l'asphalte coulé.

Le type de surface de la piste - y compris laqualité et les caractéristiques de l'asphalte - peut varier considérablement d'un circuit à l'autre, ce qui a un impact sur l'adhérence et la durabilité des pneus.

Il est intéressant de noter que les pierres contenues dans l'asphalte peuvent avoir un tel effet sur le niveau d'adhérence que les nouveaux circuits du monde entier importent souvent des pierres provenant de carrières spécifiques au Royaume-Uni afin de garantir une surface de piste de haute qualité.

Micro et macro rugosité

Pour caractériser la texture des différents types de revêtement, les ingénieurs analysent la macrorugosité et la microrugosité. La macrorugosité fait référence à la douceur de l'agencement des pierres, tandis que la microrugosité correspond à la douceur des pierres individuelles. 

Par exemple, une surface présente une macrorugosité élevée si les interstices entre les pierres sont importants et que les pierres dépassent, créant ainsi les pics représentés par la trace verte dans le diagramme ci-dessous. En revanche, si ces espaces sont remplis de matériau, la surface présente une faible macrorugosité.

En revanche, si la surface des pierres elles-mêmes est rugueuse, la microrugosité est élevée, mais si les pierres sont polies et lisses, la microrugosité est faible.

Adhérence des pneus

Un pneu génère de l'adhérence de deux manières : par indentation et par adhérence .

Ces deux mécanismes font appel à la viscoélasticité du caoutchouc qui se déforme de manière asymétrique, ce qui génère une force de frottement, également connue sous le nom d'adhérence. L'indentation se produit lorsque le caoutchouc est excité par la rugosité de la piste et l'adhérence se produit lorsqu'une liaison moléculaire se forme entre le caoutchouc et la piste, comme le montre l'illustration ci-dessous. 

La rugosité de la piste influe considérablement sur la force de frottement générée entre la gomme et la piste.

Si cette force de frottement, ou adhérence, est trop faible, le pneu dérape sur la surface de la piste et s'use. Cela augmente la dégradation du pneu et réduit sa durée de vie, ce qui cause un casse-tête aux stratèges qui doivent redéfinir la longueur des relais.

Comment l'évolution de la piste en F1 influence la stratégie de course

L'évolution de la piste en F1 fait référence à l'augmentation progressive de l'adhérence au fur et à mesure que les pneus déposent de la gomme sur la piste, en particulier dans les zones à fort coefficient de frottement comme les zones de freinage et les apex. Cette couche de gomme améliore les temps au tour tout au long d'une séance, mais elle peut être affectée par des facteurs tels que la pluie ou le vent, qui peuvent emporter la gomme, laissant une piste "verte" ou "sale" avec une adhérence réduite.

Les pistes temporaires, comme le circuit de Formule E de Berlin, présentent souvent une évolution rapide de la piste en raison de l'accumulation fréquente de gomme, en particulier sur les surfaces en béton. Les équipes de F1 surveillent de près l'évolution de la piste, ajustant leurs stratégies pour tenir compte des changements dans les niveaux d'adhérence au cours de chaque session.

Température de la voie

La température de la piste peut également jouer un rôle dans l'adhérence disponible. Des températures de piste élevées entraînent des températures de pneus plus élevées qui peuvent souvent amener les pneus dans leur plage de fonctionnement, augmentant ainsi l'adhérence. Cependant, des températures de piste extrêmement élevées peuvent induire un grainage et des cloques. D'autre part, des températures de piste basses empêchent le caoutchouc de se déformer et donc de générer des frottements. 

Cette fluctuation de l'adhérence est la raison pour laquelle les équipes surveillent de près la météo et la température de la piste tout au long d'une séance. Les journées claires et ensoleillées chauffent rapidement la piste, en particulier les pistes nouvellement posées qui sont souvent plus sombres et absorbent donc plus de chaleur. En revanche, un temps couvert peut réduire la température de la piste de 20 degrés Celsius (68 degrés Fahrenheit). 

Le resurfaçage et son influence sur l'état de la voie

Le resurfaçage d' une piste peut modifier radicalement la stratégie de course. Les nouvelles surfaces sont souvent scellées avec du bitume, créant une macro et micro texture lisse qui offre initialement une faible adhérence. Le Grand Prix de Turquie 2020 en est un exemple : la piste nouvellement resurfacée n'offrait qu'une adhérence minimale, ce qui a entraîné des difficultés pour les pneus, que ce soit sur le sec ou sur le mouillé.

Dans d'autres cas, comme au Texas Motor Speedway en 2021, des sections de la piste ont été traitées avec PJ1 TrackBite afin d'augmenter l'adhérence pour les courses NASCAR. Malheureusement, ce traitement de surface a offert une adhérence limitée aux pneus Firestone de l'IndyCar, créant une ligne de course étroite qui a complètement changé les temps au tour et les stratégies d'arrêt aux stands.

Comment les équipes de F1 utilisent la technologie pour gérer les conditions de piste

Malheureusement, il n'existe pas de mesure directe de l'état de la piste et les équipes doivent donc s'appuyer sur des outils tels que RaceWatch pour rassembler tous les flux de données en une seule plateforme. De cette manière, les stratèges peuvent suivre en temps réel les conditions météorologiques, la température de la piste, les temps au tour et bien plus encore, afin de comprendre l'état de la piste tout au long de chaque séance et du week-end. Des pneus avant qui graissent lors d'une séance d'entraînement le vendredi peuvent facilement se transformer en pneus arrière qui flambent lors d'une course le dimanche. 

Pour mieux comprendre le comportement des pneus, les stratèges définissent des courbes de dégradation pour chaque type de mélange de pneus. Ces courbes illustrent la manière dont l'échauffement, l'usure et la surchauffe devraient modifier les temps au tour au cours d'un relais pour chaque composé.

L'état de la piste, la température et même une section de piste refaite peuvent complètement changer leur apparence, c'est pourquoi des logiciels tels que RaceWatch qui met à jour les courbes des pneus en temps réel, est un outil essentiel pour les stratèges.

Utilisation des courbes de dégradation pour les simulations stratégiques

RaceWatch trace automatiquement une courbe de dégradation pour chaque run de chaque pilote au cours d'une séance. La moyenne de ces courbes est ensuite calculée pour obtenir une estimation plus fiable de la dégradation des pneus pour chaque composé, les runs non représentatifs étant supprimés.

Une fois affinées, ces courbes de dégradation sont utilisées dans les simulations stratégiques pour prédire le déroulement de la course en fonction des différentes stratégies d'arrêt aux stands et de la longueur des relais. Cela aide le stratège à définir le nombre optimal d'arrêts aux stands et le composé à utiliser pour chaque relais afin d'obtenir le temps de course global le plus rapide.

Principaux enseignements

1. L'évolution de la piste en F1: Au fur et à mesure que la gomme s'accumule sur la piste, l'adhérence augmente, ce qui a un impact sur les temps au tour et la stratégie. La pluie ou le vent peuvent faire disparaître cette couche, ramenant la piste à un état "vert" où l'adhérence est moindre.
2. Température de la piste en F1: des températures plus élevées augmentent l'adhérence des pneus mais peuvent entraîner des problèmes de surchauffe et de dégradation. Des températures plus basses réduisent la flexibilité des pneus, ce qui rend la friction plus difficile.
3. Différents types de revêtements de piste: La composition, la rugosité et les techniques de resurfaçage d'un revêtement de piste peuvent influencer de manière significative l'adhérence et la dégradation des pneus.

Comprendre l'interaction complexe entre l'évolution de la piste, sa température et les différents revêtements est essentiel pour les stratèges de la F1. Ces éléments affectent directement l'usure des pneus, les niveaux d'adhérence et la stratégie de course. Avec l'aide d'outils d'intégration de données avancés comme RaceWatch, les équipes peuvent s'adapter aux conditions de piste en temps réel, en optimisant leurs stratégies pour obtenir les meilleures performances possibles.

Comment gérer l'effet de la surface de la piste et optimiser la stratégie de course

Pour approfondir les complexités de la stratégie de course et le rôle central de la technologie dans le sport automobile, un webinaire intitulé "Comment optimiser la stratégie et l'analyse de la course" fournit des informations précieuses.

Le webinaire met en scène Bernadette Collins, ancienne responsable de la stratégie de course pour l'équipe de F1 d'Aston Martin, qui s'appuie sur des exemples réels de courses de F1 pour expliquer les subtilités de la technologie RaceWatch :

Les participants au webinaire pourront comprendre comment les équipes de F1 exploitent la technologie pour capturer plus de 1 000 points de données par seconde, alimentant plus de 2 millions de simulations prédictives tout au long des séances d'entraînement, des qualifications et du jour de la course lui-même.

Principaux enseignements du webinaire sur la stratégie et l'analyse des courses:

• Aperçu de la technologie qui sous-tend l'analyse dans les équipes de F1.
• Le rôle des simulations prédictives dans l'élaboration des résultats de performance.
• Les applications potentielles de la technologie d'analyse du sport automobile dans le football, le rugby et au-delà.
• Un regard approfondi sur la façon dont le sport peut exploiter la technologie pour des avancées futures.

Cette session est incontournable pour les passionnés et les professionnels désireux de comprendre l'épine dorsale technologique de la stratégie de course en F1 et son potentiel de transposition dans d'autres domaines sportifs.

Article rédigé par : Gemma Hatton