Chassis et Carrosserie

GéGémag._{^Formula One}l'Univers de la Formule1            

Le châssis

Le châssis de la voiture, monocoque ou tubulaire, est la partie centrale de la voiture où tout est rattaché. Il comprend le pilote, donc il doit être capable d'absorber de gros chocs, mais ne peut peser que 35 kg ! Le châssis tubulaire, comme beaucoup de pièce dans une F1, est fait en fibre de carbone (85% de la voiture en est composé). Ce matériau d'abord développé par l'aérospatiale est 5 fois plus léger que l'acier et 2 fois plus résistant. Il est idéal pour la conception de Formule 1. Le châssis doit donc pouvoir résister aux forces très importantes produites par les vitesses élevées, les secousses et la charge aérodynamique imposés à la voiture. La procédure pour fabriquer des pièces en carbone est la suivante : Le baquet est d'abord conçu sur un logiciel de CAO (Conception Assistée par Ordinateur) puis une machine contrôlée par ordinateur découpe des morceaux d'ureol pour en faire un moule (procédé au laser : ces moules sont fait en quelques minutes). L'ureol n'est pas très différent du bois, mais c'est un matériel synthétique qui n'absorbe pas l'eau. Il est également moins granuleux et ne se transforme pas avec la température, ainsi des modèles très précis peuvent être faits. Ces modèles de châssis sont alors couverts de fibres de carbone pour créer le moule final à partir duquel le châssis sera conçu. La fibre de carbone est entreposée en rouleaux et doit être réfrigérée jusqu'à son utilisation. On applique ensuite de la résine et un durcisseur sur les parties à agencer afin de former un tout. Une fois le moule obtenu, il est poli dans toute sa partie intérieure puis enduit de lubrifiant pour faciliter le démoulage du baquet final. Le moule est soigneusement rempli de couches de fibres de carbone. Les fibres de carbone se présentent comme n'importe quels tissus mais ils peuvent être chauffées, leur procurant alors une incroyable solidité. La façon dont ces fibres sont disposées est très importante car les fibres jouent un rôle primordial dans l'absorption des efforts et des forces subies par la monoplace vers d'autres parties du châssis. La fibre est travaillée pour s'adapter exactement au moule du châssis. Le nombre de couches souhaité atteint, le moule est alors mis dans une machine à vide (sac hermétiquement fermé et pressurisé) pour littéralement sucer la couche de carbone afin de l'adapter le plus possible au moule. Le nombre de couche nécessaire diffère d'une zone à une autre, plus les pièces sont soumises à des contraintes importantes, plus elle aura de couches. Le nombre moyen est d'environ douze couches. Pour renforcer la rigidité, une couche en nid d'abeille d'aluminium est positionnée au milieu des couches de carbone. Une fois le nombre correct de couches appliquées, le moule est mis dans un four autoclave où il est chauffé et pressurisé. Le four autoclave a la particularité de pouvoir faire un vide partiel et de pouvoir changer l'atmosphère qui y règne en la remplaçant par d'autres gaz dont les atomes se fixent sur les pièces. Cela peut ce produire juste sur la surface des pièces, ou même pénétrer la pièce et ajouter de nouvelles caractéristiques aux matériaux. Les températures élevées libèrent la résine des fibres et la haute pression (plus de 100 psi) scotche les couches entre elles. Tout au long de ce processus, les fibres durcissent et se solidifient pour un résultat final atteint au bout de deux heures et demi. Quand tout est terminé, on ponce et on peint les pièces aux couleurs de l'équipe. Les parties internes tels que les pédales et le tableau de bord sont collés directement dans le baquet grâce à de la résine d'époxy. Le réservoir est situé juste derrière le siège du pilote. Il est constitué à partir de deux couches en caoutchouc, du butadiène de nitrate, avec une couche extérieure en kevlar renforcé pour empêcher toutes cassures. Les dimensions du réservoir sont très précises afin qu'il soit parfaitement intégré au châssis et qu'il ne puisse bouger sous les G élevés encaissés par la monoplace. Les durites reliant le réservoir au moteur sont facilement déconnectables de façon à ce que lorsque le moteur se sépare du châssis lors de graves accidents, le carburant soit arrêté automatiquement. Chaque pièce en carbone doit être testée avant de l'utiliser afin de prévenir tout défaut, car si une pièce lâche à 350 km/h, cela peut devenir très dangereux pour le pilote.
Un atelier de ce genre peut coûter jusqu'à $50 millions car en plus d'y fabriquer toutes les pièces en carbone pour une monoplace, on y fabrique aussi toutes les pièces réduites pour les tests en soufflerie. Inutile de dire que seules les équipes fortunées peuvent se permettre un tel laboratoire. Châssis complet avec la suspension avant. Le reste du châssis est formé par le boulonnage du moteur, de la boîte de vitesses et du différentiel à ce même châssis.

La carrosserie

La carrosserie comprend tout ce qui recouvre les pièces de la voiture. Elle inclut le revêtement du châssis, les ailerons, les pontons et le capot qui comprend la prise d'air au-dessus du pilote. Le tout est fabriqué en fibre de carbone de la façon indiquée plus haut. C'est probablement la partie de la voiture la plus étudiée pour l'aérodynamisme car c'est elle en grande partie qui fera écouler l'air autour de la voiture. Chaque partie de la carrosserie a son rôle : les ailerons provoquent de l'appui (freinent la voiture), les pontons et la bouche d'aération font entrer l'air pour refroidir le moteur tout en résistant le moins possible au passage de l'air, et le reste est étudié pour faire glisser l'air tout autour de la voiture.

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