Graining & Blistering en F1 : explications

Le graining et le blistering sont deux termes très utilisés en F1 lorsqu’il est question des pneus. Ce sont des concepts très importants pour les pilotes et les équipes, et ils peuvent avoir un impact considérable sur la course d’un pilote. Mais qu’est-ce que le graining et le blistering ?

En F1, le graining et le blistering sont des termes qui décrivent des problèmes liés aux pneus. Le graining se traduit par de petites déchirures à la surface du pneu, créant une surface de contact inégale qui réduit l’adhérence. La formation de cloques se produit lorsque des morceaux du pneu se détachent à la suite d’une surchauffe, ce qui peut entraîner une défaillance du pneu.

Mais ce n’est pas tout. Les pneus de course constituent un domaine de technologie et de développement à part entière. La chimie et l’ingénierie d’un pneu de F1 sont intenses, car les pneus doivent faire face à des conditions extrêmes. Ci-dessous, j’entre dans les détails pour expliquer pourquoi le graining et le blistering sont importants en F1.

Qu’est-ce que le graining en F1 ?

Le graining est visible sur un pneu de F1 sous la forme de petites déchirures, comme des ondulations, à la surface du pneu. C’est lorsque la surface du pneu est excessivement usée par le frottement avec la surface de la piste, et que le composé chaud au niveau de l’aire de contact commence à se déchirer en formant de petites crêtes.

Les bandes de caoutchouc de ces stries commencent à se détacher de la carcasse du pneu lorsqu’elles se déplacent latéralement (d’un côté à l’autre), puis se resserrent. Cela produit un motif de graining à la surface du pneu. Le pneu perd alors de l’adhérence, car le contact avec la route se fait désormais avec de nombreuses petites crêtes plutôt qu’avec une grande surface de contact cohérente.

La cause directe du graining d’un pneu est l’échauffement de la bande de roulement (la partie extérieure) en raison du frottement entre le pneu et la surface de la piste (généralement par le « glissement » du pneu), alors que la carcasse (la partie intérieure) n’atteint pas la température de fonctionnement nécessaire. Ce phénomène se produit pour diverses raisons, que je vais évoquer ci-dessous.

Surmonter la phase de graining

Vous entendrez parfois parler de pilotes capables de surmonter la phase de graining de leurs pneus. Ce phénomène était courant au début de la guerre des pneus entre Michelin et Bridgestone.

En raison de la construction des pneus Michelin, la bande de roulement de ces pneus devenait généralement moins chaude que celle des pneus Bridgestone, ce qui présentait des avantages en termes de dégradation et d’usure, mais entraînait également un échauffement moins rapide de l’intérieur du pneu.

Cela a bien sûr conduit au graining, qui est déclenché par le fait que la carcasse du pneu n’est pas à la température de fonctionnement, alors que la bande de roulement du pneu a déjà des températures de surface significativement plus élevées en raison de la friction avec l’asphalte. Mais après plusieurs tours, la carcasse du pneu a atteint la température nécessaire et le graining a disparu.

Le pilote doit donc être capable de mettre l’intérieur du pneu à température pour éviter ou résoudre ce problème. Le graining et l’excès de gomme à la surface du pneu s’usent et le pneu retrouve une sorte de second souffle d’adhérence. Cependant, il arrive que le problème soit trop difficile à résoudre et que le pilote doit s’arrêter pour acheter de nouveaux pneus.

Quelles sont les causes du graining ?

Le graining est toujours déclenché par une grande différence de température entre l’intérieur du pneu et la bande de roulement à l’extérieur. Il y a plusieurs raisons à cela. Outre la construction du pneu, la température ambiante et même la manière dont les freins sont refroidis peuvent également être à l’origine de ce phénomène.

Mais les raisons les plus courantes sont le survirage ou le sous-virage, lorsque la voiture ne tourne pas bien dans un virage. Mais le graining peut aussi résulter d’une mauvaise configuration de la suspension ou d’une mauvaise pression des pneus. Examinons chacun de ces problèmes ci-dessous.

Sous-virage et survirage

En cas de sous-virage, l’avant de la voiture ne tourne pas autant dans le virage que l’exige le conducteur – les pneus avant ont tendance à glisser vers l’extérieur du virage. En cas de survirage, la voiture tourne plus dans le virage que ne le souhaite le conducteur, car les pneus arrière dérivent vers l’extérieur du virage.

Par conséquent, dans chaque virage où le conducteur est confronté à l’un ou l’autre de ces problèmes, il y a un certain traînage latéral du pneu, alors qu’il est soumis à des charges incroyables. Si ce phénomène est excessif, il peut provoquer un graining.

Mais les pilotes et les équipes règlent les voitures de différentes manières, et certains pilotes « préfèrent » le survirage ou le sous-virage, en fonction de leur style de conduite. Je n’entrerai pas dans les détails ici, mais il est bon de savoir que le sous-virage et le survirage, en petites quantités, ne sont pas toujours une mauvaise chose.

Mauvais réglage de la suspension

Une autre cause fréquente de graining est un mauvais réglage de la suspension. Si le graining n’est pas uniforme sur toute la circonférence du pneu, la suspension est peut-être trop souple et permet au pneu de « rebondir ». Une suspension trop rigide peut également entraîner le pneu sur la route, car la suspension force la gomme à s’enfoncer dans la surface à des charges élevées.

Le type de graining indique souvent quel est le problème de réglage. Si le graining est irrégulier sur et autour de la bande de roulement, il est probable que le pneu saute dans les virages, ce qui suggère que les amortisseurs sont la cause probable du problème. Il se peut également que la bande de graining s’élargisse si l’amortisseur est en cause et s’il est trop souple.

Si le graining ne se produit que sur le bord intérieur ou extérieur du pneu, c’est la géométrie de la suspension qui est en cause, ce qui peut indiquer un carrossage positif ou négatif trop important. Le carrossage est l’angle des pneus par rapport à une route plate (généralement une inclinaison vers l’intérieur), lorsque l’on regarde une voiture de face.

Si le graining est uniforme et ne se produit que sur le bord extérieur du pneu, cela peut indiquer un carrossage trop important.

Si le graining est uniforme sur l’ensemble du pneu, il peut être dû à des ressorts trop faibles ou à des barres antiroulis mal réglées. Toutefois, le conducteur peut également provoquer un graining en poussant trop fort dans une configuration avec des ressorts durs lorsque le pneu n’est pas encore uniformément chaud. Il surchauffe alors trop la surface du pneu et la grande différence entre l’intérieur du pneu et la bande de roulement entraîne le graining.

Ce phénomène peut également se produire lorsque le pneu est correctement réchauffé. Des ressorts ou une barre antiroulis rigides peuvent entraîner une surcharge du pneu, ce qui a pour effet de chauffer davantage la bande de roulement. Il y a donc de nombreuses causes potentielles que les ingénieurs doivent analyser si leur voiture présente un graining !

Mauvaise pression des pneus

La pression des pneus est une autre cause potentielle, mais elle est relativement facile à vérifier. La pression des pneus doit être conforme aux spécifications de Pirelli lorsque le pneu est à la température de la course. Si la pression du pneu est trop élevée sur la piste, le graining sera visible le long du centre du pneu. La pression plus élevée entraîne une surface de contact plus petite au centre, avec des charges plus concentrées.

Mauvaise composition du pneu

Enfin, si aucun des éléments ci-dessus n’est en cause et que le graining est observé sur toute la surface du pneu, il est probable que le composé utilisé est tout simplement trop mou pour les conditions de la piste. Il peut être nécessaire d’utiliser un composé plus dur – si la surface du pneu est préservée, il offrira des niveaux d’adhérence supérieurs pendant plus longtemps que le pneu plus tendre qui se graine.

Remarque : pour en savoir plus sur l’influence de la composition des pneus sur l’usure, consultez notre article sur la durée de vie des pneus de F1.

Qu’est-ce que le blistering en F1 ?

Le cloquage des pneus, également appelé blistering, se produit lorsque des morceaux du pneu se détachent du corps principal du pneu. Les couches internes du caoutchouc commencent à surchauffer et les liens entre les couches cèdent, ce qui permet à des morceaux du pneu de se détacher.

La raison directe de ce phénomène est donc la surchauffe du corps du pneu, mais cette surchauffe peut être causée par toute une série de facteurs.

Les pneus cloqués perdent de l’adhérence car des parties de la surface de contact du pneu sont manquantes et endommagées. Cependant, les cloques sont aussi particulièrement dangereuses car l’intégrité du pneu lui-même est affectée par la surchauffe interne. Il peut en résulter une défaillance majeure du pneu, comme l’éclatement, et éventuellement un accident.

Quelles sont les causes de la formation de cloques ?

Le cloquage d’un pneu peut se produire n’importe où sur un circuit, car il est fonction de la température interne du pneu. Par conséquent, chaque fois que le pneu roule et fléchit, par exemple lorsqu’il est soumis à des charges d’appui élevées dans les virages, de la chaleur est générée à l’intérieur du pneu.

Inadéquation de la composition des pneus

Il existe un certain nombre de raisons pour lesquelles la chaleur à l’intérieur d’un pneu peut dépasser ce que la construction du pneu est capable de supporter. La température de la piste peut être trop élevée pour le pneu choisi ou, à l’inverse, le composé du pneu choisi peut être trop mou pour les conditions de la piste.

Pression incorrecte des pneus

Le pneu peut avoir été gonflé à une pression trop élevée, ce qui génère plus de chaleur à l’intérieur du pneu lorsqu’il est chargé.

Problèmes de configuration

Le pneu qui absorbe la charge de la force d’appui de la voiture contribue fortement à l’échauffement interne. Par conséquent, une force d’appui élevée sur un essieu particulier peut provoquer la formation d’ampoules sur ces pneus. Une suspension trop rigide peut également surcharger le pneu, obligeant le pneu lui-même à agir comme un ressort absorbant les chocs, en absorbant davantage de vibrations, ce qui ajoute à la contrainte globale subie par le pneu.

Cela se produit généralement lorsque les amortisseurs sont trop rigides, qu’ils n’absorbent pas correctement les chocs et qu’ils repoussent trop rapidement le pneu sur la route. Les amortisseurs trop souples surchargent également le pneu car le changement de charge se produit trop rapidement.

Comme pour le graining, le blistering peut également être causé par des ressorts ou des barres antiroulis trop rigides, et l’augmentation du transfert de charge qui en résulte peut surcharger le pneu et le faire surchauffer. Si les pneus présentent des cloques sur les épaulements intérieurs ou extérieurs, là encore (pour les mêmes raisons que pour le graining), un carrossage positif ou négatif trop important peut en être la cause.

Exemples de graining et de blistering en F1

Red Bull en 2022/2023

Si vous regardez de plus près le graining et le blistering, vous verrez que ces problèmes surviennent souvent dans des conditions de course inhabituelles. Red Bull a eu de gros problèmes de graining à Imola en 2022, par exemple. Ici, les températures étaient très fraîches. La Red Bull est une voiture qui monte ses pneus en température relativement lentement (en revanche, les Ferrari n’ont eu aucun mal à monter leurs pneus en température pendant cette course).

Cela s’est vu lors des qualifications en Australie en 2023. Max Verstappen n’a pu décrocher la pole position que lors de son dernier passage. Cela s’explique par le fait qu’il avait besoin de plus de temps pour amener les pneus dans la fenêtre de température idéale. Mais comme pour tout en F1, il s’agit de faire des compromis.

Les voitures qui montent leurs pneus en température plus rapidement ont un avantage en qualification et dans les premiers tours de la course. Les voitures qui montent leurs pneus en température plus lentement ont un désavantage en qualification et dans les premiers tours de la course, mais elles ont un avantage en termes de dégradation et d’usure des pneus.

Les équipes Goodyear au Canada

Si l’on remonte plus loin dans le temps, au Canada en 1997, de nombreuses équipes Goodyear ont eu des problèmes de cloquage des pneus. Les températures élevées combinées à des composés de pneus trop souples étaient en cause.

Ferrari en 1997

Si l’on considère Ferrari et ses problèmes de pneus en 1997, ainsi que les problèmes de la F310B, il apparaît clairement que Michael Schumacher n’avait que peu de possibilités d’influencer cette situation. Le centre de gravité de la F310B était trop haut, et son réservoir de carburant (qui a été modifié en cours de saison par Ross Brawn et Rory Byrne) permettait au carburant qu’il contenait de trop se déplacer. Cela entraînait d’importantes variations de charge, qui provoquaient à leur tour des problèmes de pneus.

Si l’on examine les problèmes de graining et de cloquage au fil des ans, il apparaît clairement que le pilote n’a que peu d’influence sur ce phénomène. Le graining et le blistering se produisent généralement lorsque les températures sont extrêmement fraîches (graining) ou extrêmement chaudes (blistering), et ce sont certaines caractéristiques de la voiture qui exacerbent les problèmes, plutôt que le conducteur.

Comment les pilotes de F1 peuvent-ils prévenir le graining et le blistering ?

Les pilotes de F1 peuvent éviter le graining et les cloques en chauffant leurs pneus de manière régulière et prudente, en veillant à ne pas dépasser ce que le pneu peut supporter à froid. Il est très difficile d’y parvenir de manière constante et il faut un jugement d’expert pour pouvoir « sentir » ce que les pneus peuvent supporter.

Les pneus de F1 ont une plage de température de fonctionnement idéale, parfois appelée fenêtre de fonctionnement, dans laquelle ils ont été conçus pour supporter les charges attendues et offrir un niveau d’adhérence maximal. Avant que les pneus ne se trouvent dans cette plage, le pilote doit éviter de les soumettre à des charges extrêmes dans les virages, car ils n’auront tout simplement pas assez d’adhérence et il risque de perdre le contrôle de la voiture.

Le style de conduite unique d’un pilote a également un effet sur le poids qu’il fait peser sur les pneus, ou s’il est capable de les « soigner » à la place. Certains conducteurs sont plus agressifs dans les virages et peuvent causer des problèmes à leurs pneus après seulement quelques tours. Un style de conduite plus souple et plus rythmé se traduit généralement par une usure et une sollicitation moindres des pneus.

Les styles de conduite varient énormément d’un circuit à l’autre, et il y a tellement de petites nuances qui les différencient les uns des autres. Mais ce n’est qu’un petit facteur à prendre en compte lorsque l’on parle de graining et de cloquage, car cela dépend surtout de la configuration de la voiture et, plus encore, des conditions de piste.

Autres problèmes rencontrés par les pneus de F1

Le graining et les cloques font partie des problèmes les plus courants auxquels les pilotes de F1 sont confrontés avec leurs pneus. Cependant, il existe d’autres problèmes auxquels les pilotes doivent faire attention lorsqu’ils prennent soin de leurs pneus.

Les plats

L’un des problèmes les plus faciles à repérer sur un pneu de F1 est la formation de plats. Ce problème est causé par le blocage des freins par le pilote, ce qui est visible à la télévision par la bouffée de fumée que les pneus dégagent lorsqu’ils freinent trop fort dans un virage. Lorsque les freins se bloquent (parce que le conducteur les a serrés trop fort), les roues s’arrêtent de tourner même si la voiture continue d’avancer.

L’élan de la voiture vers l’avant entraîne simplement le pneu chaud et immobile sur la surface abrasive de la route, frottant une partie du pneu dans ce panache de fumée. C’est ce qui crée le méplat sur le pneu. Lorsque le conducteur poursuit sa route, en particulier dans les virages lents, on peut voir ce point sur la surface du pneu tourner en rond.

Cette surface irrégulière provoque alors des vibrations à grande vitesse, car le pneu tourne tout en étant déséquilibré. Elle provoque aussi inévitablement un manque d’adhérence et oblige généralement le pilote à s’arrêter pour acheter des pneus neufs, ou à abandonner son tour s’il s’agit d’une séance de qualification. Les vibrations sont inconfortables pour le pilote, mais elles peuvent aussi endommager la voiture si elles sont trop importantes.

Pneus froids

Lorsque les pneus sont froids, ils ne sont pas dans leur fenêtre de fonctionnement optimale et la gomme offre beaucoup moins d’adhérence. Les conducteurs doivent donc faire preuve de prudence dans les virages avec des pneus froids jusqu’à ce qu’ils atteignent leur température de fonctionnement et puissent supporter des vitesses de virage et des forces latérales plus élevées.

Bien qu’il ne s’agisse pas d’un problème lié au pneu lui-même, il s’agit d’un sujet de gestion des pneus dont on parlera davantage au cours des prochaines saisons. Historiquement, la F1 utilise des couvertures de pneus lorsque les voitures sont à l’arrêt dans les stands (ou sur la grille avant le départ d’une course) pour s’assurer que les pneus sont déjà chauds avant qu’ils ne commencent à tourner sur la piste. Le pilote bénéficie ainsi immédiatement d’un bon niveau d’adhérence.

Remarque : pour en savoir plus, consultez notre article sur la température des pneus de F1.

Mais la F1 commence à restreindre l’utilisation des couvertures de pneus, obligeant les pilotes à s’adapter à un départ sur des pneus plus froids. La raison pour laquelle la F1 vise à supprimer les couvertures de pneus est qu’elles s’opposent à l’orientation actuelle de la discipline, qui vise à réduire les coûts et à assurer la durabilité. Les couvertures de pneus représentent une dépense supplémentaire pour les équipes, et elles consomment également une bonne quantité d’énergie.

Conclusion

Le graining en F1 est causé par la surchauffe de la surface du pneu, qui crée de petites déchirures ou ondulations à la surface du pneu. Les cloques sont causées par une surchauffe à l’intérieur du pneu, ce qui entraîne un décollement des couches internes du pneu, permettant à des morceaux du pneu de se détacher.