La sécurité en F1 : l'équipement du pilote

Le casque

Depuis 2019, la FIA a rendu une nouvelle norme obligatoire pour les casques de Formule 1. Dénommée FIA 8860 - 2018, elle est destinée aux constructeurs de casques et décrit les exigences de construction et d'essai que ces derniers doivent respecter pour fournir l'équipement des séries supérieures de la FIA. Tout au long du processus de développement, les chercheurs de la FIA ont travaillé en étroite collaboration avec des fabricants de casques F1 tels que Stilo et Bell Racing, qui produisent désormais des casques basés sur la nouvelle norme. Ce projet a été inspirée par le ressort lâche qui a frappé le casque Felipe Massa lors du Grand Prix de Hongrie 2009. Cette norme est donc le résultat de dix longues années de recherche.

Désormais, les casques de Formule 1 doivent passer différents tests. Ils doivent résister à l’impact :

• d’un disque métallique de 225 g lancé à 250 km/h,
• à un poids de 10 kg lâché à 5m ;
• à un tir de fusil à air sur la visière ;
• à l’exposition à une flamme à 790°C.

Ils se doivent donc, en effet, d’être ultra résistant.

En somme, la FIA indique que cette norme inclue ces différents changements pour les casques de Formule 1 :

• Un haut de visière abaissé de 10 mm pour incorporer une protection balistique avancée, qui permet d'atteindre des niveaux de sécurité sans précédent en cas d'impact avec des débris.
• Des zones de protection latérales étendues pour offrir une compatibilité optimale avec les appuie-tête de monoplaces les plus récents, et avec les systèmes de protection latérale de la tête incorporés aux sièges, garantissant une bonne gestion de l’énergie au niveau de l’appuie-tête.
• Construction de la coque du casque avec des matériaux composites avancés pour garantir non seulement sa robustesse, mais aussi sa résistance à l'écrasement et à la pénétration.

Les méthodes d'essai comprennent des vitesses d'impact variables pour tenir compte des différents types d’accidents et une gamme de poids étendue pour les têtes-mannequin, afin de convenir à différents âges et morphologies.

Ces casques sont désormais ultra-protecteurs, ce qui semble logique, couvrant la partie la plus sensible du pilote, d’autant plus que les Formule 1 n’ont ni toit, ni pare-brise comme l’aéroscreen utilisé en Indycar. Il faut donc une protection contre les débris qui peuvent passer au travers du halo.

Le système HANS

Le système HANS est l'abréviation de « Head And Neck Safety » en anglais qui signifie « la sécurité de la tête et du cou ». Ce système fut rendu obligatoire en F1 à partir de 2003, bien qu’il existait déjà outre Atlantique.

L’objectif de ce système est de retenir la tête du pilote lors de chocs frontaux et d’éviter ainsi la rupture des cervicales. Le HANS se veut être d’une efficacité de 80% à ce niveau. Cependant, contrairement à ce que l’on pourrait penser, le HANS n’a pas d’efficacité contre les chocs latéraux. En effet, lorsque la tête est projetée sur le côté, lors d’un choc latéral, on a non pas un mouvement de rotation, mais un mouvement de translation ;les sangles se tendent encore moins étant donné qu’elles ne sont pas sur leurs axes de travail. Tandis que lors d’un choc frontal, la tête avance et donc les sangles se tendent, empêchant ainsi une amplitude trop importante. Le déplacement de la tête est divisé par 2.

À un certain moment l’idée que la tête du pilote soit retenue par des sangles fixé au châssis fut soulevé, pouvant proposer une efficacité identique. Néanmoins, en cas de crash, l’extraction rapide du pilote serait rendue difficile, voire impossible. De ce fait, il est interdit par la FIA.

Le HANS est un corps plein réalisé entièrement en fibre de carbone, avec un poids variant entre 500 et 650 grammes. Il est composé de trois éléments principaux :

Sangles : Bretelles souples reliant le col du HANS au casque et destinée à transmettre au HANS la charge exercée par le casque et la tête du pilote en cas de choc. Elles sont au nombre de deux et sont fixées au casque par des clips.

Col : correspond à la partie du HANS située derrière le casque du pilote et destinée à transmettre à l’armature du HANS les charges exercées par les ancrages des sangles du HANS en cas de choc.

Armature : c’est la partie du HANS en contact avec les épaules et la poitrine du pilote. L’armature du HANS est destinée à transmettre les forces normales et frictionnelles qui apparaissent entre les sangles d’épaule et le torse du pilote en cas de choc.

Les vêtements

Les pilotes de Formule 1 doivent porter des vêtements ignifugés, soumis à des tests réalisés en contact direct avec des flammes. Toutefois, depuis 2020, la nouvelle réglementation 8856-2018 est devenue obligatoire, ayant pour but de renforcer la sécurité des pilotes en améliorant de 20% la protection de nombreux éléments et assurant que tous les vêtements, comprenant également les sous-vêtements ainsi que les chaussettes soient testés. C’est principalement la marque AlpineStars qui fournit les vêtements des pilotes, soumettant donc leurs produits à des testes conséquents. En effet, la société vérifie la résistance mécanique de leurs produits avec des tests permettant de déterminer dans quelle mesure le matériau se plie et s'étire sous la charge. Il y a également le test de la résistance à la flamme du fil permettant de déterminer la résistance du fil à coudre lorsqu'il est exposé à une flamme.

La même base de test a tout de même été conservée. Les vêtements sont exposés à une flamme de 700°C pendant dix secondes, après quoi, la flamme est retirée et le vêtement ne doit pas brûler plus de deux secondes et ne doit pas présenter de trous ou de débris. Cependant la FIA a renforcé le coefficient de transfert thermique, mesurant la chaleur pénétrant à l’intérieur d’un matériau.

En somme, la machine utilise un thermocouple placé en contact avec la couche la plus intérieur du vêtement dans le but de mesurer le temps nécessaire afin que sa température augmente de 24°C par rapport au point initial. Pour simuler l’incendie, un brûleur à plus de 1000°C est utilisé.

Nous avons pu en apprendre plus notamment grâce à l'entreprise française Chamatex qui créé le tissu résistant aux flammes et à la chaleur pour les marques de combinaison comme Alpinestar. Ici un test de flamme en laboratoire en Ardèche :

Le matériau est testé pour voir comment il se comporte lorsqu'il est fixé sur une surface et étiré, puis soumis à la chaleur.

Au niveau de la durée de résistance aux flammes, les combinaisons doivent tenir au moins 12 secondes, au lieu de 10 par le passé. Les gants ainsi que les chaussures doivent tenir 11 secondes, nuance pour la paume des gants devant résister huit secondes pour sa part. Finalement, les vêtements les moins exposés directement c’est à dire, la cagoule, les chaussettes et les sous-vêtements, ont été intégré à ces tests pour la première fois et doivent chacun résister plus de 5 secondes aux flammes. Toutefois, pour les sous-vêtements, le matériau est testé pour voir comment il se comporte lorsqu'il est fixé sur une surface et étiré, puis soumis à la chaleur. Pour les gants la résistance à la flamme de la couture des doigts du gant est également testée.

Le fil utilisé et tissé par Chamatex est produit par Dupont, qui est notamment sponsor de certaines équipes comme Alpine. Dupont produit un fil qui une fois tissé et assemblé en un sandwich de 3 couches permet une résistance aux flammes et à la chaleur sur la peau des pilotes.

« Les normes nous imposent de tester chaque couche de tissu seule, aux flammes puis ensuite de tester l'ensemble en sandwich des 3 couches à la chaleur pour voir leur résistante. » nous explique Sandrine Navarro de chez Chamatex. « Nos problématiques c'est de faire en sorte que le tissu soit suffisament respirant et léger pour être agréable à porter par le pilote, tout en le protégeant. »

Ce tissu est ensuite utilisé sur :

• La combinaison
• La sous couche
• Les sous-vêtements du pilote
• Les gants
• L'intérieur du casque