Les conséquences de la haute altitude de Mexico pour les pilotes et les F1 (2286m d'altitude)

Le Grand Prix de Mexico se tient ce weekend à une altitude de 2286 mètres. En haute altitude, la densité de l'air diminue, ce qui entraîne plusieurs conséquences en mécanique des fluides et en mécaniques. Si les équipes arrivent avec des monoplaces un peu différentes, les pilotes eux aussi doivent se préparer.

Un air moins dense à 2286 m de haut

La densité de l'air varie en fonction de plusieurs facteurs comme la température, la pression et donc l'altitude. Au niveau de la mer, la densité de l'air est d'environ 1,225 kg/m³ sous des conditions standard (température de 15 °C et pression de 1013,25 hPa). En montant en altitude, la densité de l'air diminue de manière exponentielle. A environ 3 000 mètres d'altitude, la densité sera d'environ 0,9 kg/m³, et à 9 000 mètres, elle diminuera aux alentours de 0,4 kg/m³. Cette diminution est principalement due à la baisse de la pression atmosphérique et, dans une moindre mesure, à la variation de la température.

En conséquence, si la proportion du mélange d'air (Azote 78%, Oxygène 21%) reste assez identique, dans chaque litre d'air inspirée, il y a moins de quantité de gaz. Il y aura donc moins d'azote et moins d'oxygène. C'est un peu comme si pour une respiration, l'apport en gaz équivalait à 3/4 d'une respiration.

Des pilotes préparés

Les pilotes sont préparés physiquement à respirer en conditions de haute altitude pour ne pas être affecté lors de ce Grand Prix en particulier. Ils réalisent des entrainements en amont du Grand Prix du Mexique avec des quantité d'air un peu moindre afin de produire notamment plus de globules rouges pour transporter plus d'oxygène dans l'organisme. Le cœur doit battre également plus vite pour fonctionner plus efficacement.

Être efficace en conditions de haute altitude permet également à l'organisme de mieux fonctionner à des niveaux plus bas. Les sportifs de haut niveaux reproduisent donc régulièrement des conditions où le manque d'oxygène se fait sentir pour s'entrainer toute l'année.

Des explosions moins puissantes du moteur

A chaque explosion du moteur V6, l'énergie produite est légèrement plus faible. En effet, le mélange gaz/essence est moins dense pour un même espace. La cylindrée des moteurs de F1 est de 1600cc, lorsque cet espace est rempli de mélange, avant l'explosion, il y a donc logiquement moins d'azote et d'oxygène. Ce mélange est donc sensé moins exploser. Cependant, les motoristes ont un petit secret : le turbo compresseur.

Le turbo compresseur vient compresser l'air dans les 1600cc et donc permettent de rendre cette explosion un peu plus efficace.

Des turbos plus sollicités

Pour compresser plus d'air dans le moteur, les turbos doivent donc travailler plus vite. Les motoristes sont pourtant limités pour rester dans leur plage d'utilisation fiable en termes de vitesse du turbo. Les moteurs peuvent donc recevoir plus de pression du turbo, mais pas trop. C'est un vrai défi technique qui est demandé aux ingénieurs de F1.

Une résistance de l'air plus faible

Les moteurs produisent un peu moins d'énergie mais en contre partie ils sont aussi moins freinés. En effet, la résistance de l'air, moins dense, est plus faible. Comparé à un circuit plus bas, la F1 a donc moins de mal à pénétrer l'air, pouvant en théorie donc aller plus vite en ligne droite.

Moins d'appui

L'air étant moins dense, et freinant moins les monoplaces, il perd donc aussi de la capacité à générer des appuis. Le fond plat est donc un peu moins efficace et les ailerons avant et arrière aussi. C'est toute la monoplace qui est amenée à se comporter différemment.

Ainsi au Mexique malgré le fait que le circuit soit assez rapide et demanderait en théorie peu d'appui, les ailerons sont aussi gros qu'à Monaco.

Refroidir le moteur et les freins est plus difficile

Les monoplaces sont soumises à une plus grande difficulté d'utiliser l'air comme refroidissement. Ainsi, les moteurs étant refroidis par les radiateurs dans les pontons, sont plus difficile à faire refroidir. C'est le cas également des freins qui sont toujours ventilés, mais qui ont plus de mal à évacuer la chaleur. Les écopes de freins ici au Mexique sont donc plus grosses et les ouïes d'aération du moteur aussi bien plus ouvertes. Les capots moteurs sont mêmes parfois entièrement ouvert à leur sommet.

Comparaison des capots moteurs des F1 au Mexique

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