La Formule 1 possède deux ailerons principaux : l’aileron avant et l’aileron arrière. L’appui aérodynamique est une force qui plaque la voiture au sol. Il est principalement issu de l’écoulement de l’air autour des ailerons.
- Le fonctionnement des ailerons
Les deux ailerons de la formule 1 ont une forme bombée. Cette forme est similaire à celle des ailes d’avion mais dans le sens inverse. Ainsi, l’air passant sur le côté bombé de l’aileron (dit extrados) parcourt plus de chemin que l’air passant sur le côté plat (dit intrados). L’air passant sur le côté bombé a parcouru une distance plus grande que celui passant sur le côté plat en un même temps, donc il est plus rapide. Cette accélération de l’air crée une dépression, car une même quantité d’air correspondant à la longueur de l’aileron est répartie sur un espace plus grand. La dépression engendre une force vers le sol qui s’appelle la déportance (ou portance négative).
- L’aileron avant
L’aileron avant est une pièce clé de la formule 1 car en plus de faire un appui aérodynamique, il sépare les flux d’air passant sur et sous la monoplace. Ces flux peuvent être contrôlés en jouant sur la hauteur et l’inclinaison de l’aileron. La quantité d’air passant sous la voiture est cruciale. En effet, elle doit être la plus importante possible afin de maximiser l’effet de sol (expliqué par la suite) et augmenter les performances sur la piste. Cependant, si la quantité est trop importante, l’air risque d’agir comme un piston qui va faire perdre l’adhérence de la voiture sur la piste, et potentiellement la faire décoller. Pour des raisons de sécurités, la garde au sol au niveau de l’aileron avant doit être inférieur a 185 mm. Ainsi, le risque d’accident est limité bien que cela impacte les performances de la voiture.
- L’aileron arrière
L’aileron arrière est à l’origine de la majeure partie de l’appui aérodynamique. Il est constitué de plusieurs lames (la FIA a limité à trois le nombre de ces lames) fixées sur deux dérives latérales. La lame du bas est fixe contrairement à celles du haut qui sont modulables. La taille de ces lames, tout comme que leur inclinaison jouent un rôle important sur le comportement de la voiture. En effet, plus une lame est inclinée, plus la différence de longueur entre l’intrados et l’extrados est importante. La différence de pression est donc plus élevée. Cette différence de pression étant à l’origine de la déportance, un appui aérodynamique important est engendré. Donc une lame fortement inclinée entraîne un fort appui aérodynamique ainsi qu’une forte traînée.
Il est donc possible d’augmenter la déportance au détriment de la traînée et vice versa. Ainsi, sur un circuit comportant beaucoup de virages et peu de lignes droites comme le circuit de Monaco, il est intéressant d’avoir une forte inclinaison au niveau des ailerons pour prendre les virages à vitesse importante au détriment des performances dans les lignes droites. Tandis que sur un circuit comportant des lignes droites comme sur le circuit des 24 heures du mans des ailerons peu inclinés sont utilisés afin de maximiser la vitesse de pointe du véhicule.
Depuis 2011, l’apparition d’un aileron modulable durant la course a été autorisée dans le but de faciliter les dépassements. Ainsi, le système DRS (Drag Reduction System) permet de réduire l’inclinaison d’une lame. Il est utilisé dans les lignes droites afin d’augmenter la vitesse de la Formule 1. Le pilote ne peut l’utiliser que dans une zone délimitée et lorsqu’il est à moins d’une seconde du pilote qui le précède.
Enfin, les ailerons avant et arrière se situent au niveau des roues, l’appui aérodynamique formé est donc immédiatement transmit aux roues fournissant une importante adhérence. Les formules 1 utilisent cet appui aérodynamique pour prendre les virages plus serrés et plus vite. Cela leur permet de gagner du temps. Cette portance négative étant proportionnelle à la vitesse, elle est surtout visible dans les longues courbes.
TPE : l'aérodynamique en Formule 1 