L’aérodynamique d’une Formule 1 repose sur des principes simples mis en forme par des solutions très techniques. Les ingénieurs cherchent à maximiser l’appui tout en limitant la traînée pour optimiser la vitesse en piste.
Le diffuseur et le fond plat jouent un rôle central dans cette quête et méritent une lecture détaillée. La suite présente les points clés et prépare la section A retenir :
A retenir :
- Fond plat et diffuseur, source majeure d’appui
- Diffusion contrôlée du flux, prévention de la séparation
- Upwash utile à l’aileron arrière, stabilité accrue en virage
- Conception réglée selon garde au sol et angle
Fonctionnement du diffuseur et du fond plat en F1
Partant des points synthétisés, il faut d’abord décrire le rôle du fond plat comme un moteur d’appui. Ce système fonctionne comme un demi-tube de Venturi qui accélère le flux d’air sous la voiture.
La dépression ainsi créée aspire la monoplace vers la piste et explique pourquoi les équipes telles que Mercedes-AMG Petronas et Red Bull Racing centrent leurs développements sur ce secteur. Selon F1i, le diffuseur et le fond plat produisent près de 60 % de l’appui total d’une monoplace.
Principaux éléments du système :
- Bord d’attaque du fond plat
- Canal divergent du diffuseur
- Déflecteurs verticaux internes
- Gurney flap et upwash supérieur
Composant
Contribution
Remarques
Fond plat + diffuseur
~60 %
Peu de traînée comparée à l’appui généré
Aileron avant
Contribution moyenne
Détermine l’équilibre avant/arrière
Aileron arrière
Contribution élevée
Stabilisation à haute incidence
Flux autour des roues
Influence locale
Génère des turbulences à compenser
« Si on l’enlevait, on perdrait plus de la moitié de l’appui »
Andrew G.
Comment le Venturi sous la voiture crée une dépression
Ce H3 détaille le mécanisme de contraction puis d’expansion du flux sous la voiture et sa influence sur la pression statique. L’entrée convergente accélère l’air, réduisant la pression selon le principe de Bernoulli.
Lorsque le flux atteint la zone arrière, le diffuseur dilate l’air et ralentit le flux pour éviter la séparation. Cette évolution contrôlée du flux permet de ramener la pression vers l’ambiante en limitant le décrochage.
Rôle du flux supérieur et influence de l’upwash
Ce H3 montre que l’écoulement supérieur fournit l’énergie nécessaire pour extraire le flux sous la voiture et l’aider à rester attaché. L’air qui passe au-dessus du diffuseur crée un effet d’aspiration complémentaire utile à la pompe formée par le fond plat.
Effets complémentaires du flux :
- Extraction améliorée du flux interne
- Maintien de l’attachement sous l’aileron arrière
- Renforcement de l’upwash vers le haut
Selon Bob Bell, le dimensionnement de la sortie du diffuseur détermine le volume d’air extrait par l’ensemble. Les équipes comme Alpine et Ferrari travaillent ces détails pour contrôler le centre de pression.
Composants internes du diffuseur et leur optimisation en piste
À partir du fonctionnement général, il faut analyser les éléments intérieurs qui empêchent la séparation et améliorent la consistance de l’appui. Les strakes et déflecteurs verticaux créent des vortex qui énergisent le flux et limitent le détachement.
Ces détails sont cruciaux pour que des équipes comme McLaren, Aston Martin et Williams puissent exploiter l’appui sans risquer des chutes brutales de performance. Selon F1i, la multiplication des déflecteurs répond précisément à cet enjeu technique.
Éléments internes testés en soufflerie :
- Strakes verticaux courbés
- Mini déflecteurs à l’entrée
- Gurney flap arrière
- Arrêtes internes modulées
Elément
Fonction
Impact en piste
Strakes
Génération de vortex
Maintien de l’attachement
Mini déflecteurs
Conditionnement du flux
Réduction du risque de séparation
Gurney flap
Amélioration upwash
Meilleure interaction avec l’aileron arrière
Arrêtes internes
Guidage du flux
Uniformisation du débit
« J’ai vu un diffuseur se rattacher après un freinage violent, c’était spectaculaire »
Lucas P.
Contraintes réglementaires et limites imposées par la FIA
Ce H3 explique l’impact des règles sur la hauteur et la géométrie du diffuseur, et comment les équipes contournent ces limites avec des adaptations légales. Depuis les mesures récentes, la hauteur maximale des strakes a été réduite pour limiter l’efficacité du diffuseur.
Contraintes récentes FIA :
- Limitation de la hauteur des strakes
- Découpe du fond plat devant les roues arrière
- Restrictions sur les échappements orientés
Selon F1i, ces mesures visent à réduire l’appui global tout en favorisant une course plus proche entre équipes. Les concessions règlementaires poussent Red Bull Racing et AlphaTauri à repenser leurs solutions internes.
« Le diffuseur reste une sorte de pompe très puissante quand il fonctionne bien »
Andrew G.
Comportement en conditions réelles et adaptabilité des réglages
Considérant les contraintes, l’essentiel est la constance de l’appui en conditions dynamiques, lorsque la voiture bouge et change d’assiette. En piste, les phénomènes de tangage, roulis et lacet modifient sans cesse l’écoulement autour du fond plat et du diffuseur.
Les équipes comme Sauber et Pirelli travaillent conjointement pour comprendre l’effet combiné des pneus et de l’aérodynamique sur la fenêtre de fonctionnement. Selon James Allison, l’appui dépend autant de la mécanique que de l’aérodynamique.
Points de variation dynamiques :
- Tangage lors des freinages
- Roulis en appui latéral
- Effet des changements de garde au sol
- Interaction pneus-aéro en dégradation
Pour illustrer, la Red Bull RB16 avait montré une sensibilité excessive au détachement du diffuseur dans certaines conditions de roulis et d’appui latéral extrême. Ce type de comportement guide les évolutions en piste.
« J’ai longuement travaillé sur la carte aérodynamique pour stabiliser l’appui en virage »
Élodie M.
Pour approfondir visuellement le sujet, la vidéo ci‑dessous montre un montage soufflerie et essais piste sur les effets du diffuseur. Le contenu illustre comment un petit changement d’angle affecte l’appui et la traînée.
Un second extrait vidéo comparatif permet d’observer les différences entre concepts chez Ferrari et McLaren, et comment chaque équipe exploite le flux supérieur. Ces comparatifs aident à comprendre les choix de conception.
Enfin, la coordination entre la plateforme mécanique et aérodynamique reste la clé pour garder la performance reproductible en conditions réelles. Ce passage vers des optimisations fines prépare le travail d’ingénierie suivant.
Source : F1i, « Les secrets du diffuseur en Formule 1 », F1i, 2021.