• La Télémétrie

    Par gegemag dans Technologies f1 le 31 Mars 2007 à 00:40

     

    GéGémag.Formula Onel'Univers de la Formule1  

     

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    La télémétrie      
    Écrit par l'administrateur   
    25-01-2006
    La télémétrie consiste à procéder à des mesures automatiques et à transférer ces données à partir d'une source distante par câble, radio ou tout autre moyen.
    En Formule Un, ces données comprennent des informations vitales : performances moteur, efficacité aérodynamique, pression d'huile, adhérence des pneus, usure des freins, ainsi que de nombreuses mesures effectuées sur la voiture concernant la progression du pilote sur la piste. Chaque seconde, à chaque tour, plus de 150 000 mesures sont effectuées par l'ordinateur de bord d'une voiture de f1, grâce à près de 200 capteurs différents intégrés à la voiture.
    Ces données sont ensuite transférées de façon sécurisée (grâce à une technologie de micro-ondes radio) aux ingénieurs dans les stands, puis compilées et traitées simultanément sur une série de plates-formes informatiques , afin que l'équipe puisse les analyser de façon plus précise.
    Grâce à un logiciel spécialement conçu pour chaque équipes, les ordinateurs transposent ces données aux formats numérique et graphique, que l'équipe pourra interpréter.
    Une fois compilés, ces graphiques offrent aux ingénieurs et aux techniciens une image en temps réel précise des performances des pilotes et des monoplaces."Nous pouvons suivre la voiture tout autour du circuit" explique Sam Michael, ingénieur en chef des opérations chez WilliamsF1.
    "Nous disposons de dizaines de pages couvrant tout ce qui concerne le pilote, l'angle de braquage dans un virage, l'instant où il a accéléré... jusqu'au système hydraulique : on peut littéralement tout savoir."Autrefois, le seul outil permettant de mesurer les performances d'une Formule 1 était le chronomètre. De nos jours, les F1 sont équipées de nombreux capteurs qui mesurent la vitesse de la voiture, la rapport engagé, le régime moteur, la consommation d'essence, la pression d'huile, la température de moteur... et beaucoup d'autres encore. Ces données sont transmises par radio au stand, ce qui permet aux ingénieurs d'établir rapidement des réglages ou des stratégies de courses.

    La télémétrie

    Les rapports de la boite de vitesse (courbe rouge)

    Cela ressemble à un escalier. Chaque marche supplémentaire correspond à un changement de rapport. Lors de ce tour, la boite était utilisée comme une boite semi-automatique, c’est à dire que les changements de rapports se faisaient automatiquement mais que le pilote a parfois « forcé » le rétrogradage de la boite pour récupérer plus de régime moteur et ainsi maintenir un régime moteur suffisant pour ré accélérer plus fort.

    L’accélérateur (courbe bleue foncé)

    La courbe traduit un pourcentage. En bas, l’accélérateur est complètement inutilisé alors qu’à 100%, l’accélérateur est collé au plancher. Dans la dernière partie de la courbe, on voit nettement que l’Variation de la vitesse dans un intervalle de temps donné. L\'unité de mesure du système international est le m/s²

L\'accélération d\'un mobile est le taux de variation de sa vitesse. En d\'autres mots, son accélération est le rapport entre une variation de sa vitesse (dv) et la durée durant laquelle cette variation de la vitesse se produit (dt).

', CAPTION, 'accélération',BELOW,RIGHT, WIDTH, 300, FGCOLOR, '#7a93f6', BGCOLOR, '#4568f6', TEXTCOLOR, '#000000', CAPCOLOR, '#FFFFFF', OFFSETX, 10, OFFSETY, 10);" style="CURSOR: help; BORDER-BOTTOM: #000000 1px dotted" onmouseout="return nd();" href="javascript:void(0)">accélération ne se fait pas à 100% en une fois mais que des pics apparaissent. Il s’agit de la fin du stadium, partie plus technique où il faut parfois soulager l’accélération, et cela est d’autant plus vrai sous la pluie.

Le freinage (courbe jaune)

Cette courbe est le pendant de la courbe bleue d’accélération. C’est à dire qu’elle se traduit aussi comme un pourcentage. On voit très nettement que le pilote a appuyé à chaque fois à fond sur les freins (la courbe grimpe verticalement à 100%) alors que la courbe redescend progressivement. Le pilote a tout simplement freiné à fond puis il a ajusté son freinage pour éviter le blocage des roues afin de freiner plus efficacement. Dans la dernière partie du stadium, on voit cependant que le freinage est soulagé de plus en plus verticalement. Ceci est à lier avec le tracé du circuit sinueux et technique où la vitesse est relativement faible et donc le freinage court mais appuyé permettant de rendre le train avant plus incisif par le transfert de poids.

La direction (courbe bleue clair)

Il faut traduire la courbe comme suit. Si la courbe monte, le pilote tourne à gauche alors que si la courbe descend, le pilote tourne à droite. Ce n’est pas très visible ici mais en s’approchant, on s’aperçoit que la courbe est accidentée.
Sur le tracé rapproché lors de la première ', CAPTION, 'chicane',BELOW,RIGHT, WIDTH, 300, FGCOLOR, '#7a93f6', BGCOLOR, '#4568f6', TEXTCOLOR, '#000000', CAPCOLOR, '#FFFFFF', OFFSETX, 10, OFFSETY, 10);" style="CURSOR: help; BORDER-BOTTOM: #000000 1px dotted" onmouseout="return nd();" href="javascript:void(0)">chicane, on s’aperçoit que le pilote a contré un Facteur caractérisant une perte d\'adhérence des roues arrières, d\'où une tendance de tête à queue.', CAPTION, 'survirage',BELOW,RIGHT, WIDTH, 300, FGCOLOR, '#7a93f6', BGCOLOR, '#4568f6', TEXTCOLOR, '#000000', CAPCOLOR, '#FFFFFF', OFFSETX, 10, OFFSETY, 10);" style="CURSOR: help; BORDER-BOTTOM: #000000 1px dotted" onmouseout="return nd();" href="javascript:void(0)">survirage grâce au décrochement dans la montée de la courbe. On voit aussi nettement que le pilote n’a pas tourné à fond sur la droite en sortie de virage pour négocier la courbe suivant la chicane

Tours/min (courbe rouge)

Le régime du moteur est donc lié à cette courbe. Lorsque la courbe grimpe, le pilote accélère mais lorsqu’elle chute légèrement, cela correspond à un passage de vitesse. En revanche, une chute brutale correspond à une décélération due au frein ou un soulagement de l’accélérateur. Cette courbe est à lier avec la courbe bleue de vitesse.

Vitesse (courbe bleue)

Sur cette courbe, on perçoit visiblement des crêtes. Ces crêtes traduisent la vitesse de la voiture qui a atteint ici plusieurs fois plus de 340 km/h. On voit également que la hauteur des crêtes est similaire excepté dans le stadium ou la vitesse est moindre. La largeur de la première crête signifie que la longueur de la ligne droite est grande et comme sa hauteur n’est pas significativement plus haute que les autres, cela signifie également que la vitesse maximale fut atteinte plus tôt.

Sur ce graphique, ce sont les gardes au sol qui sont étudiées. Si on étudie ce graphique avec la vitesse de la voiture, on voit très nettement l’Aujourd\'hui interdit par la FIA, mais exploité par presque toutes les écuries au début des années 80. Le dessous de la voiture utilisait un profil en aile d\'avion inversée qu iplaquait littéralement la voiture à la piste et lui conférait ainsi une adhérence exceptionnelle. (Wincars)

', CAPTION, 'effet de sol',BELOW,RIGHT, WIDTH, 300, FGCOLOR, '#7a93f6', BGCOLOR, '#4568f6', TEXTCOLOR, '#000000', CAPCOLOR, '#FFFFFF', OFFSETX, 10, OFFSETY, 10);" style="CURSOR: help; BORDER-BOTTOM: #000000 1px dotted" onmouseout="return nd();" href="javascript:void(0)">effet de sol. En effet, plus la voiture est vite, plus la garde au sol diminue. Au milieu du graphique, on voit un pic de la courbe jaune relative à la garde au sol de l’avant gauche de la monoplace. Cela se traduit par le fait que le pilote a emprunté le vibreur avec sa roue avant gauche. La roue ne touchait donc plus le sol à cet endroit et la garde au sol s’en est trouvé augmentée du même coup.

On peut réaliser diverses combinaisons afin de déterminer certaines choses. Sur le graphique, la garde au sol de l’avant de la monoplace ainsi que la vitesse et la direction ont été choisies. Grâce à la courbe de la direction, on peut voir que le pilote a tourné à gauche. Les courbes de garde au sol avant indiquent que le pilote a emprunté le vibreur avec sa roue avant-gauche tout en gardant sa roue avant droite sur la piste. Le pilote a relâché la direction sans ayant pour autant procéder à un contre braquage sinon la courbe serait descendu vers le bas. Le pilote a donc relâché la direction pour éviter un survirage qui s’annonçait et la voiture a du se replacer toute seule. Cela est confirmé par le fait que la courbe de direction est ensuite ramenée au centre de façon linéaire et en douceur. La courbe de vitesse montre enfin que la monoplace n’a pas perdu de vitesse dans l’opération, du moins pas significativement. On pourrait donc penser que le pilote a donc emprunté une trajectoire proche de la trajectoire idéale.
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Le "hardware"

La priorité de ces dernières années a été donnée à l'interaction entre le châssis et le moteur ainsi le hardware ne se limite pas au boîtier électronique mais aussi aux régulateurs de tension électrique, les émetteurs de télémétrie, les capteurs de mesure de vitesse moteur, le faisceau électrique, les bobines d’allumage et les injecteurs...
le système électronique de la monoplace permet la symbiose de tout ces éléments !

Pour vous donner une idée, un ordinateur personnel de type PC compte généralement 1 processeur or celui d’un boîtier électronique de F1 en comporte près de 15 ! Au final, la puissance totale est estimée à environ 2000 Mips (million d’instructions par seconde).

 Le "software"

Le software est développé en permanence par toute écurie de Formule 1. Ces logiciels sont développés selon un cahier des charges très précis. Ils sont le fruit d’un travail continuel entre les developpeurs et les ingénieurs concernés (une écurie peut faire évoluer ces logiciels pour toutes les courses du championnat!).

Ces développements sont appliqués au contrôle moteur, au pilotage de l’Système de dosage du carburant dans les tubulures d\'admission par le biais d\'injecteurs, souvent électroniques. Aujourd\'hui en F1 et notamment le système Honda fonctionne comme suit :

L\'injection de carburant programmée (PGM-FI) livre le carburant à haute pression de 50 lb/po² aux injecteurs montés dans des corps de dimensions adaptées. L\'essence est projetée par les injecteurs via des orifices percés au laser, assurant une excellente atomisation du carburant, pour une efficacité de combustion et une puissance maximale.

Le système avancé d\'injection de carburant (PGM-FI) dispose d\'un capteur de position des papillons et d\'une cartographie d\'injection sophistiquée pour produire une réponse douce et linéaire correspondant précisément aux moindres sollicitations de l\'accélérateur.

L\'unité de contrôle électronique 16-bit dessine simultanément deux cartes digitales 3-D d\'injection pour chaque cylindre ainsi qu\'une carte 3-D d\'allumage par paire de cylindres, créant un mélange air/essence et une synchronisation d\'allumage impeccables

', CAPTION, 'injection',BELOW,RIGHT, WIDTH, 300, FGCOLOR, '#7a93f6', BGCOLOR, '#4568f6', TEXTCOLOR, '#000000', CAPCOLOR, '#FFFFFF', OFFSETX, 10, OFFSETY, 10);" style="CURSOR: help; BORDER-BOTTOM: #000000 1px dotted" onmouseout="return nd();" href="javascript:void(0)">injection, de l’allumage, et de toute série d'autres paramètres propres au moteur.

Dernière mise à jour : ( 17-04-2006 )

 

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