Ces éléments de performance des voitures de course se combinent pour produire le temps au tour de la voiture. En général, la voiture passe plus de temps dans les éléments à faible vitesse, c’est-à-dire le freinage, les virages et l’accélération à adhérence limitée. Par conséquent, une amélioration de ces éléments se traduira normalement par des temps au tour plus court. Bien sûr, il existe des exceptions.
Par exemple, un tour à Monza comporte tellement de temps passé dans des conditions d’accélération à fond que vous aurez probablement intérêt à augmenter votre puissance ou à réduire votre traînée plutôt que d’augmenter votre force d’appui ou l’adhérence des pneus. Parmi ces quatre éléments, trois sont principalement influencés par la performance des pneus. Il s’agit du freinage, des virages et de l’accélération à adhérence limitée. D’autre part, les performances des pneus sont largement influencées par leur orientation, leur charge et leur pression.
Orientation du pneu
Il s’agit des angles que fait le pneu avec le sol, c’est-à-dire le carrossage et l’angle de pincement/de braquage. Ce dernier est l’une des causes de l’angle de glissement (l’autre étant le mouvement de la voiture elle-même, plus précisément la vitesse de lacet, l’angle de glissement du châssis et la vitesse du véhicule) et les deux sont directement liés à la force et à l’usure des pneus. L’orientation des pneus est contrôlée par la cinématique de la suspension. C’est pourquoi la géométrie de la suspension doit être soigneusement conçue afin d’assurer l’orientation souhaitée des pneus.
Vous pouvez voir une température plus élevée à l’intérieur des pneus. Ceci est dû au carrossage statique, qui est généralement négatif (ce qui signifie que le haut du pneu penche vers le centre de la voiture). Nous pouvons maintenant constater une augmentation de la température des pneus, mais toujours uniquement à l’intérieur de la bande de roulement.
Un carrossage neutre pendant le virage augmente la surface de contact, ce qui réduit l’usure et améliore l’adhérence. La conception de la géométrie de la suspension doit tenir compte de trois aspects principaux : la géométrie statique, la variation des paramètres de la géométrie en fonction de la course de la suspension et la variation de la géométrie en fonction de la flexion des éléments de la suspension (appelée compliance).
Charge du pneu
Il s’agit des forces verticales agissant sur les pneus. Les principaux aspects qui influencent la charge des pneus sont l’aérodynamique, la fluctuation de la charge des pneus et le transfert de charge. L’aérodynamique des voitures de course est conçue pour produire une force descendante grâce à des éléments tels que les ailes, l’effet de sol et le contrôle des tourbillons. C’est le facteur le plus important en ce qui concerne l’augmentation de la charge des pneus, et donc l’un des aspects les plus importants des performances des voitures de course.
Le principe est le suivant : la surface de la piste présente des aspérités et des changements d’élévation qui poussent les pneus vers le haut et vers le bas lorsque la voiture se déplace sur la piste. La suspension doit se comprimer et s’étendre assez rapidement pour permettre ce mouvement, ce qui nécessite une configuration plus souple. Si la suspension est trop rigide, la roue ne peut pas se déplacer assez rapidement, de sorte que le pneu » rebondit » et perd le contact avec la surface de la piste, ce qui diminue sa charge.
Le pneu ne doit pas nécessairement cesser de toucher la piste pour que sa charge diminue, même de petits mouvements vers le haut qui ne copie pas le profil de la piste sont suffisants pour produire une réduction significative de la charge. Il y a un compromis important à faire ici : si une suspension plus souple permet de mieux absorber les irrégularités de la piste, elle entraîne un mauvais contrôle des mouvements de la carrosserie. Cela crée à son tour un double problème : cela génère une variation cinématique plus importante, car le débattement de la suspension est plus grand (il sera donc plus difficile de maintenir une orientation optimale des pneus) et le plancher aérodynamique (lorsqu’il est présent) fonctionnera sur des angles de roulis et de tangage et des hauteurs plus élevées, perdant probablement de la force d’appui.
Pression des pneus
La pression des pneus assure l’intégrité structurelle qui empêche la déformation excessive des flancs et permet à l’aire de contact d’être fermement pressée contre le sol, générant ainsi des forces. Il s’agit de la principale composante de la rigidité du pneu et il est donc crucial de bien régler ce paramètre.
Il existe une relation étroite entre la pression de l’air et sa température. Dans un compartiment étanche tel qu’un pneu, une température de l’air plus élevée signifie une pression plus élevée. Et comme la température des pneus augmente beaucoup lorsque la voiture génère des forces élevées dans les virages et au freinage, comme nous l’avons remarqué sur les images de la caméra thermique, la pression des pneus augmente et diminue plusieurs fois sur la piste.
Ceci est important, car les pressions des pneus sont fixées lorsque les pneus sont froids dans les séries où il est interdit de chauffer le pneu (dans ces cas, le règlement va généralement jusqu’à interdire aux équipes de laisser les pneus sous le soleil ou d’utiliser tout autre moyen de chauffage). Nous avons donc une distinction que l’on appelle la pression à froid (c’est-à-dire la pression fixée lorsque les pneus sont froids) et la pression à chaud (la pression que l’on obtient lorsque la température des pneus se stabilise sur la piste).
Lors du réglage des pressions à froid, l’ingénieur de performance doit tenir compte de l’asymétrie de la piste. L’asymétrie de la pression à froid se produit également de l’avant vers l’arrière. En général, la voiture passe plus de temps à accélérer en sortie de virage qu’à freiner, parce que le freinage commence à haute vitesse et que la voiture a beaucoup plus d’appui, de sorte que les pneus peuvent produire beaucoup plus d’adhérence. Les pressions à froid seront donc plus basses pour les pneus arrière que pour les pneus avant.
Il s’agit d’un comportement général, mais vous devriez examiner les données de votre voiture sur le site de votre course pour en être sûr. Notez que nous visons généralement des pressions à chaud plus élevées sur les pneus arrière, parce qu’en général, les pneus arrière supportent plus de charges provenant du poids et de la force d’appui, ils doivent donc être plus rigides. Pourtant, nous fixons généralement des pressions à froid plus basses à l’arrière, car les pneus arrière chauffent tellement qu’ils auront néanmoins des pressions à chaud plus élevées.