Les métaux miracle de la F1

mercredi 31 janvier 2007, par Fanatic F1

Combien de métaux de l’ère spatiale sont-ils utilisés dans une monoplace moderne de F1 ? Nous nous sommes glissés sous la carrosserie de la voiture de course B.A.R Honda...

Il existe une idée persistante selon laquelle les métaux utilisés sur les voitures de F1 sont toujours exotiques : alliages pour poser des robots sur mars, créés à partir de métaux existant uniquement dans les météorites des montagnes d’Ouzbékistan septentrional, métaux capables de supporter le poids de la Grande-Bretagne sur une seule fibre de l’épaisseur d’un cheveu, mais aussi légers que du polystyrène...

La réalité, révèle Gary Savage, directeur technique adjoint de B.A.R, est moins fantaisiste : " Une fausse rumeur dans le secteur prétend que nous utilisons beaucoup d"unobtanium". C’est faux. Nous utilisons quelques métaux inhabituels, nous l’avons fait par le passé, mais ce n’est pas tant le métal que sa façon de l’utiliser qui importe. "

Comme pour les technologies des composites, la recherche de métaux exotiques provient du désir d’améliorer la rigidité d’un matériau. Cette propriété réduit la masse nécessaire pour qu’un composant ait une rigidité donnée. Ainsi, le poids économisé peut être redistribué de manière plus optimale sur la voiture, améliorant ainsi les performances. Par ailleurs, une hausse de la rigidité va améliorer le comportement d’un composant où la rigidité est essentielle, sans répercussions néfastes sur son poids.

S’il existe un exemple pour lequel les écuries devraient s’enthousiasmer au sujet de leurs métaux, c’est le suivant. En changeant simplement le matériau des freins de leurs monoplaces par de l’aluminium-béryllium, les écuries pourraient gagner instantanément environ 0,4 seconde par tour. Toutefois, comme c’est souvent le cas lorsque la F1 franchit une étape majeure en matière de performances (et 0,4 seconde du jour au lendemain en est certainement une), la FIA, organisme régissant le sport, est intervenue pour interdire ces matériaux de l’ère spatiale, en visant spécifiquement l’aluminium-beryllium.

La seule manière d’améliorer la rigidité d’un métal consiste à y ajouter un élément. Il est possible de soumettre un métal à toutes sortes de traitements thermiques pour le rendre plus résistant, mais ces méthodes ne le rendent pas plus rigide. La méthode standard consiste à ajouter au métal des particules d’un matériau plus dur. Pour les alliages d’aluminium, le composé le plus couramment ajouté est de la poudre de carbure de silicium.

Comme l’a dit un éminent philosophe : " La science connaît très peu d’avancées, juste un grand nombre d’applications attendant d’être rattrapées par la technologie. " Par exemple, les matériaux composites avancés à matrice métallique utilisés par B.A.R Honda pour ses montants (moyeux) reviennent en réalité à du béton. "

Alors, où se trouvent les métaux exotiques sur la voiture ? Comme le précise Gary, l’écurie utilise un matériau évolué uniquement s’il existe un besoin spécifique pour le faire : " Les gens pensent volontiers que nous pouvons dépenser un million de livres sur quelque métal exotique pour gagner 1/10 de seconde. Ce n’est pas le cas. La majorité des matériaux que nous utilisons sont disponibles. "

Au cours des 20 dernières années, la science des matériaux a fortement progressé. Par conséquent, le choix des matériaux disponibles est bien plus riche pour les écuries de Formule 1. Pourtant, il ne s’agit pas d’utiliser autant de matériaux exotiques que possible, mais de déterminer les propriétés exclusives de certains d’entre eux et les adapter à des fonctions spécifiques de la voiture.

Placé dans son contexte, le titane est le métal dont la résistance mécanique par unité de masse est la plus élevée. Ainsi, si un composant de la voiture est limité au niveau de sa résistance, on utilise le titane. Dans un montant au contraire, on est limité par la rigidité plutôt que par la résistance, donc on choisit un alliage d’aluminium à carbure de silicium pour obtenir une rigidité spécifique élevée.

Par conséquent, bien que quelques matériaux exotiques, notamment des métaux, soient effectivement utilisés par B.A.R Honda, ils servent en premier lieu à remplir une fonction qu’aucun autre matériau ne pourrait remplacer. Par exemple, des boucliers thermiques spécifiques à l’arrière de la voiture protègent la carrosserie des températures considérables dégagées par les échappements. Le matériau utilisé est une céramique armée de fibres de carbone. " Si ce matériau n’existait pas, on devrait placer les échappements ailleurs, " ajoute Gary. " ou alors on aurait bien plus d’incendies de carrosserie. "

Pour réduire encore les performances et le coût des monoplaces de F1, la FIA envisage de limiter encore davantage la rigidité spécifique, peut-être dès 2006. " Inévitablement, nous allons devoir chercher des métaux qui satisfont la nouvelle limite. Eventuellement, on pourra considérer qu’il est plus avantageux de commencer à remplacer certains composants métalliques par du carbone. D’une manière ou d’une autre, nous trouverons une solution, " conclut Gary.

Pourtant, de nombreux matériaux utilisés actuellement par B.A.R Honda existent déjà dans l’aéronautique. Il est donc peu probable que l’écurie va économiser de l’argent avec les remplacements. Comme l’explique Gary : " La situation est la même qu’avec les freins en aluminium-béryllium. Tout le monde les a, et pour économiser de l’argent, la FIA les a interdits. Mais évidemment, nous avons dû dépenser encore pour obtenir un autre matériau qui répondait exactement aux critères. La FIA nous a même permis d’utiliser des alliages aluminium-lithium à la place, qui sont eux aussi des matériaux utilisés dans l’aérospatial. Nous avons donc simplement remplacé un matériau coûteux par un autre. "

Tel sera le schéma pour les quelques prochaines années, alors que la relation de symbiose souvent tendue entre la FIA et les écuries entre dans une nouvelle phase. Néanmoins, l’ingénierie de la Formule 1 a toujours porté sur les capacités d’une écurie à exploiter au mieux les limitations de la formule définies par la FIA. Au moins, les récentes propositions de la FIA pour réduire les vitesses en virage et les coûts inciteront des gens comme Gary Savage et Geoffrey Willis (directeur technique de B.A.R Honda) à trouver des solutions encore plus ingénieuses.

Ne vous y trompez pas : quelle que soit l’évolution de la réglementation d’une année sur l’autre, la F1 restera toujours au sommet du sport automobile, tant du fait des performances des voitures que des technologies dont elles profitent. Comme l’a dit un éminent directeur technique adjoint : " La Formule 1 connaît très peu d’avancées, juste un grand nombre de réglementations attendant d’être rattrapées par les ingénieurs. "

Source : Bar Honda F1

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