L'effet de la surface de la piste sur la stratégie de course

Compte tenu de l’éventail complexe de facteurs que les stratèges F1 et autres sports mécaniques doit peser lors de l’élaboration de l’optimum stratégie de course, il pourrait être surprenant que le revêtement de la piste lui-même joue un rôle central.

La rugosité, le type et même la couleur de la surface d'un circuit influencent considérablement le niveau d'adhérence disponible, qui peut en fin de compte être un facteur décisif dans l'équilibre délicat entre victoire et défaite. Cette relation entre la surface de la piste et stratégie de course est un élément essentiel dans le monde à grande vitesse de sports mécaniques.

Surface de la piste

La surface de la plupart des pistes de course est constituée d'asphalte, qui est un mélange de liant bitumineux et d'un agrégat tel que des pierres et du gravier. Généralement, cet asphalte est appliqué sur des couches de roche concassée et de pierre en utilisant la technique Stone Mastic Asphalt.

Il est intéressant de noter que les pierres présentes 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 pour garantir une surface de piste de haute qualité.  

Micro et macro rugosité

Pour caractériser la texture de différents types de surfaces de piste, les ingénieurs analyser la macro et la micro rugosité. La macrorugosité fait référence à la douceur de la disposition des pierres, tandis que la microrugosité fait référence à la douceur des pierres individuelles. 

Par exemple, une surface présente une macro-rugosité élevée s'il y a de grands écarts entre les pierres et si les pierres dépassent, créant les pics représentés dans la trace verte dans le diagramme ci-dessous. Cependant, si ces espaces sont remplis de matériau, la surface présente alors une faible macrorugosité.

Alors que 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 ; indentation et adhésion.

Les deux mécanismes impliquent la viscoélasticité du caoutchouc qui se déforme asymétriquement, ce qui génère une force de friction, également appelée adhérence. L'indentation est l'endroit où le caoutchouc est excité par la rugosité de la piste et l'adhérence est l'endroit où une liaison moléculaire se forme entre le caoutchouc et la piste, comme le montre l'illustration ci-dessous. 

La rugosité de la chenille affecte considérablement la quantité de force de friction générée entre le caoutchouc et la chenille.

Si cette force de friction, ou adhérence, est trop faible, le pneu glissera sur la surface de la piste et s'usera. Cela augmente la dégradation du pneu, ce qui réduit sa durée de vie ; provoquant un casse-tête pour les stratèges car ils doivent redéfinir la durée des missions. 

Suivre l'évolution 

La qualité du revêtement d'une piste évolue toujours d'année en année, de jour en jour et même au cours d'une séance. En effet, du caoutchouc est déposé dans les zones de freinage et aux sommets lorsque les voitures circulent sur la piste. Cela augmente le niveau d’adhérence et entraîne des temps au tour plus rapides. Cependant, la pluie ou le vent peuvent enlever cette couche de caoutchouc au fil du temps et la piste devient « verte » ou « sale » là où le niveau d'adhérence est faible et les temps au tour sont lents. 

Suivre la température

La température de la piste peut également jouer un rôle dans le niveau d’adhérence disponible. Des températures de piste plus élevées entraînent des températures de pneus plus élevées, ce qui peut souvent amener les pneus dans leur plage de fonctionnement, augmentant ainsi l'adhérence. Cependant, des températures extrêmement élevées peuvent provoquer un grainage et des cloques. En revanche, les basses températures de la piste rendent difficile la déformation de la gomme et génèrent donc 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 réchaufferont rapidement les pistes, en particulier les pistes nouvellement posées qui sont souvent plus sombres et absorbent donc plus de chaleur. Alors qu'une journée nuageuse peut réduire les températures de la piste jusqu'à 20 °C (68 °F). 

Resurfaçage

Le resurfaçage de la piste est un autre facteur crucial que les stratèges doivent prendre en compte. Souvent, la couche supérieure d’une nouvelle surface est scellée avec du bitume, ce qui donne une surface micro et macro lisse. Ce fut le cas lors du Grand Prix de Turquie de Formule 1 2020, où la piste était si lisse que les pneus secs ne pouvaient pas générer suffisamment d'adhérence et lorsqu'elle était mouillée, la piste devenait extrêmement glissante. L'année suivante, la voie a été nettoyée et pulvérisée à l'eau, éliminant cette couche supérieure de bitume et exposant les pierres. L'adhérence s'est considérablement améliorée car les pneus avaient quelque chose à jouer, de sorte que la dégradation des pneus et les temps au tour étaient complètement différents de l'année précédente.  

Un autre exemple est le Texas Motor Speedway en 2021. Pour augmenter l'adhérence des pneus Goodyear de NASCAR, certaines parties de la piste ont été traitées avec du PJ1 TrackBite, une surface habituellement utilisée sur les pistes d'accélération. Malheureusement, cette surface offrait une adhérence minimale pour Pneus Firestone d'Indycar, qui limitait les voitures à presque une seule ligne de course. Incapable de sortir de la ligne, cela a complètement modifié les temps au tour et la stratégie de course optimale, car les arrêts aux stands étaient dictés par la position sur la piste.

Stratégie de simulation

Malheureusement, il n'existe aucune 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 différents flux de données sur une seule plateforme. De cette manière, les stratèges peuvent surveiller la météo, les températures de la piste, les temps au tour et bien plus encore en temps réel pour comprendre l'état de la piste tout au long de chaque séance ainsi que tout au long du week-end. Les pneus avant grainés lors d'une séance d'essais le vendredi peuvent facilement devenir des pneus arrière boursouflés lors d'une course le dimanche. 

Pour aider à comprendre le comportement des pneumatiques, les stratèges définissent des courbes de dégradation pour chaque type de mélange de pneumatiques. Ces courbes illustrent comment 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 simple 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.

RaceWatch trace automatiquement une courbe de dégradation pour chaque exécution de chaque pilote tout au long d'une session. Ces courbes sont ensuite moyennées pour obtenir une estimation plus fiable de la dégradation des pneus pour chaque composé, toutes les analyses non représentatives étant supprimées.

Une fois affinées, ces courbes de dégradation sont utilisées dans des simulations stratégiques pour prédire comment la course se déroulera pour différentes stratégies d'arrêts aux stands et durées de 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 meilleur temps de course global.

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

Pour approfondir les complexités de stratégie de course et le rôle central de la technologie dans sports mécaniques, un webinaire intitulé «Comment optimiser la stratégie et l'analyse de la course» fournit des informations inestimables.

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

Les spectateurs du webinaire acquerront une compréhension globale de la manière dont les équipes de F1 exploitent la technologie pour capturer plus de 1 000 points de données par seconde, alimentant ainsi plus de 2 millions de simulations prédictives tout au long des séances d’essais, des manches de qualification et du jour de course lui-même.

Points clés à retenir du Webinaire sur la stratégie et l'analyse de la course:

• Aperçu de la technologie qui sous-tend analyse dans les équipes de F1.
• Le rôle des simulations prédictives dans l’élaboration des résultats de performance.
• Applications potentielles de la technologie d’analyse du sport automobile dans le football, le rugby et au-delà.
• Un examen approfondi de la manière dont le sport peut exploiter la technologie pour de futurs progrès.

Cette session est un 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 arènes sportives.

Article rédigé par : Gemma Hatton