Dans le monde de la Formule 1, la sécurité des pilotes est primordiale. Après l’accident de Jules Bianchi lors du Grand Prix du Japon 2014, un nouveau dispositif de sécurité appelé « Halo » a été introduit pour améliorer la sécurité des pilotes. Si l’accueil a été mitigé à l’époque, les controverses autour de ce dispositif se sont aujourd’hui apaisées.
En effet, le Halo a plus que prouvé ses capacités à sauver des vies au cours des dernières saisons. Qu’il s’agisse de l’incident de Charles Leclerc à Spa en 2018, de l’accident de Romain Grosjean à Bahreïn en 2020 ou, plus récemment, de la voiture de Guanyu Zhou qui s’est retournée à Silverstone en 2021, de nombreux pilotes se sont tirés d’affaire. Grâce au Halo, de nombreux pilotes se sont sortis d’incidents graves en ne subissant que des blessures légères.
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Conçu pour résister à 15 fois la charge statique d’une voiture de Formule 1 et à une roue de 20 kg roulant à 225 km/h, cet article se penche sur l’ingénierie qui sous-tend la conception, la fabrication et les essais de ce dispositif de sécurité révolutionnaire.
Qu’est-ce que le Halo ?
Le Halo est une structure tubulaire en titane à trois branches qui entoure le cockpit d’une voiture de Formule 1. Il agit comme un bouclier pour dévier ou absorber les forces d’impact en cas d’accident. La FIA (Fédération Internationale de l’Automobile) a commencé à étudier différents dispositifs de protection frontale dès 2011. L’organe directeur a exploré des options telles que les auvents complets et les structures de type arceau de sécurité.
Trois modèles sont apparus comme des solutions potentielles :
- Le Halo
- Le Shield : un pare-brise en plastique Opticor
- L’Aeroscreen : une combinaison du Halo et du Shield.
Pour déterminer l’efficacité de ces dispositifs, la FIA a mis au point des programmes d’essais de sécurité rigoureux qui consistaient à appliquer d’importantes charges verticales, frontales et latérales pendant cinq secondes. Le Halo est le seul dispositif à avoir passé ces tests avec succès.
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La FIA a également mené des enquêtes sur des accidents passés, en simulant chaque scénario avec le Halo afin d’évaluer son impact potentiel sur la sécurité des conducteurs. L’analyse de 21 études de cas a montré que dans 19 cas, le Halo aurait réduit la gravité des blessures du conducteur.
De quoi est fait le Halo ?
Contrairement à la croyance populaire, le Halo n’est pas entièrement constitué de fibres de carbone. Il est fabriqué à partir d’un alliage de titane connu sous le nom de Grade 5 6AL4V, un matériau de qualité aérospatiale. Cela permet à la structure tubulaire à trois branches en titane de ne peser que 7 kg tout en résistant au poids de deux éléphants d’Afrique [1].
Le Halo se compose de trois éléments principaux :
- Une section avant au centre, appelée « transition en V
- Deux sections de tubes soudées l’une à l’autre
- Les supports arrière
Comment le Halo est-il fabriqué ?
Les dimensions des tubes utilisés n’étant pas standard, les fabricants ont dû repartir de zéro. Nous avons dû percer la barre et tourner le diamètre extérieur avant de pouvoir plier le tube », explique Daniel Chilcott, directeur général de SST Technology. En raison de la tolérance requise entre les supports arrière et la structure principale du Halo, ce dernier est en fait constitué de deux sections de tube soudées ensemble, et non d’une seule pièce courbée à 180 degrés.
Le titane s’oxyde lorsqu’il est chauffé et les tubes sont donc pliés en utilisant un processus connu sous le nom de « pliage à froid ». Pour que le titane conserve ses hautes performances tout au long du processus de cintrage, la vitesse de cintrage doit être lente et constante.
La seule raison pour laquelle nous sommes en mesure de le faire est que nous utilisons une cintreuse de tubes entièrement électrique », souligne M. Chilcott. Elle applique le même couple tout au long du processus, ce qui permet d’obtenir un cintrage proportionnel, plutôt que d’utiliser une machine hydraulique qui pourrait ne pas être en mesure d’appliquer une charge constante, ce qui entraînerait des ruptures.
Le soudage des tubes en titane est également un défi, car le matériau doit être protégé pour éviter l’oxydation qui pourrait affecter l’intégrité de la soudure. Nous avons mis au point une technique de blindage sur mesure dans laquelle nous soudons les pièces à l’aide d’un mélange de gaz unique pour garantir que les soudures ne s’oxydent en aucune façon », explique Chilcott.
La transition en V et les supports arrière sont usinés à partir de billettes de titane à l’aide de fraiseuses à 3 et 5 axes. La complexité et la taille de la transition en V entraînent un temps d’usinage d’au moins 40 heures. Une fois les sections de tubes soudées et refroidies, elles sont fixées à la transition en V, et les supports arrière sont également soudés à la structure.
L’étape finale consiste à usiner l’ensemble en respectant les tolérances, afin de s’assurer qu’il s’adapte correctement au châssis. La tolérance sur les trous de boulons des pieds arrière est de 100 microns, ce qui représente un défi pour ce qui est en fin de compte une structure fabriquée. Nous y remédions en fixant le Halo par le « nez » et en finissant d’usiner les supports arrière. Sans ce processus final, le Halo ne s’adapterait pas au châssis », explique Chilcott.
Tests de sécurité du Halo
Chaque modèle Halo doit subir des tests de sécurité rigoureux, conformément à la réglementation de la FIA, pour être « approuvé par la FIA ». Pour ce faire, le Halo est testé au Cranfield Impact Centre (CIC), la seule installation au monde approuvée pour les essais de collision du Halo.
Le test Halo consiste en deux essais statiques », explique Jim Watson, directeur de l’ingénierie au CIC. Pour le premier test, la charge vient d’en haut à un angle de 22,5 degrés et c’est le test le plus simple à réaliser. Le test le plus difficile est celui où la charge vient du côté. Les deux tests atteignent 125 kN, puis la charge est retirée. Nous ne testons donc pas la résistance ultime de la pièce, mais seulement la charge requise spécifiée dans les réglementations.
Une fois cette étape franchie, la solidité de la structure est considérée comme sûre. Cependant, le Halo est à nouveau testé lors de l’homologation du châssis. Au cours de ces tests, le Halo est fixé au châssis et il ne doit y avoir « aucune défaillance d’une partie de la cellule de survie ou d’une fixation entre la structure et la cellule de survie ».
Le Halo affecte-t-il l’aérodynamique ?
D’un point de vue aérodynamique, il n’y a certainement pas de pénalité », déclare Peter Prodromou, ancien directeur technique de l’aérodynamique chez McLaren. Le défi consiste tout d’abord à s’en accommoder et à minimiser les pertes, puis à réfléchir aux possibilités qui s’offrent à nous, car cela ouvre des voies potentiellement intéressantes. Il y a plusieurs implications sur la façon dont cela affecte le flux dans l’entrée d’air du moteur, dans certains conduits de refroidissement que les équipes ont dans cette zone, y compris nous-mêmes, ainsi que sur la façon dont cela affecte le refroidissement sur l’aileron arrière ».
Pour compenser les pertes aérodynamiques du Halo, en particulier autour de la boîte à air, la FIA a accordé aux équipes une zone de liberté de 20 mm dans laquelle elles pouvaient développer des carénages aérodynamiques. Pour coller ces carénages en fibre de carbone au Halo, les équipes enveloppent la structure en titane de fibre de carbone, donnant ainsi au Halo le même aspect que le reste du châssis.
Qui a été sauvé par le Halo ?
Depuis son introduction en F1 en 2018, le Halo est devenu une partie intégrante de la plupart des catégories de sport automobile monoplace, y compris la Formule E, la F2, la F3, l’Euroformula Open et la Super Formula. Grâce à sa large adoption, ce dispositif de sécurité révolutionnaire a permis de sauver de nombreuses vies et d’éviter aux pilotes de graves blessures.
L’efficacité du Halo a été démontrée lors de plusieurs accidents. Le premier incident notable s’est produit lors du Grand Prix de Belgique 2018, lorsque la voiture de Fernando Alonso a été projetée sur le cockpit de Charles Leclerc. Le Halo a protégé Leclerc, et une analyse ultérieure a estimé qu’il avait supporté une charge de 56kN, démontrant ainsi sa capacité à résister à des forces extrêmes et à prévenir les blessures.
Lors du premier tour du Grand Prix de Belgique en 2020, un grave accident impliquant plusieurs voitures s’est produit sur le circuit de Spa-Francorchamps. La voiture de Giovinazzi est entrée en contact avec l’arrière de la voiture de Russell, qui a pris l’air et s’est retournée. Le Halo de la voiture de Russell a dévié l’impact de la voiture de Giovinazzi, l’empêchant de frapper directement la tête de Russell.
Bahreïn 2020
Les remarquables capacités de sauvetage du Halo ont été démontrées de manière éclatante lors de l’accident tragique de Romain Grosjean au Grand Prix de Bahreïn 2020. Lorsque sa voiture a heurté une barrière à grande vitesse, elle s’est scindée en deux et s’est instantanément enflammée. Miraculeusement, le Halo a dévié la barrière et créé une zone de protection autour de la tête de Grosjean, lui permettant de s’en sortir avec des blessures relativement légères. Cet incident a définitivement démontré la capacité du Halo à protéger les pilotes dans les circonstances les plus périlleuses.
Italie 2021
La collision entre Lewis Hamilton et Max Verstappen lors du Grand Prix d’Italie 2021 semblait initialement mineure, mais une analyse plus approfondie a révélé le rôle crucial joué par le Halo. L’incident s’est produit au virage 2 à Monza, provoquant le décollage de la voiture de Verstappen et son atterrissage sur l’arceau de sécurité et le Halo d’Hamilton. Le Halo a protégé la tête d’Hamilton, évitant de graves blessures à la tête lorsque la roue arrière droite de Verstappen a tourné sur le Halo et le casque d’Hamilton.
Grande-Bretagne 2022
Le Grand Prix de Grande-Bretagne en 2022 a été le théâtre d’une série d’incidents dramatiques, dont un accident qui a déclenché le drapeau rouge et au cours duquel l’Alfa Romeo de Zhou Guanyu est entrée en collision avec une barrière de retenue. Si Zhou s’en est sorti indemne grâce au Halo, l’accident a éclipsé une collision terrifiante dans la course de soutien de Formule 2.
Roy Nissany, pilote de l’académie Williams, a défendu sa position de manière agressive, ce qui a entraîné une collision avec Dennis Hauger. La voiture de Hauger est sortie d’un trottoir et a percuté le cockpit de Nissany, mais les deux pilotes en sont sortis indemnes, le Halo ayant empêché une décapitation potentielle.
Le mot de la fin
Le Halo est devenu un élément essentiel de la sécurité des pilotes de Formule 1 et représente un engagement collectif à donner la priorité à la sécurité des pilotes et à prendre des mesures proactives pour minimiser les risques liés aux courses à grande vitesse. Sa conception innovante, combinant titane léger et fibre de carbone, ainsi que le processus de fabrication rigoureux garantissent sa solidité et sa fiabilité. Le Halo a établi une nouvelle norme de sécurité dans le sport automobile, permettant aux pilotes de repousser les limites de la performance avec une plus grande tranquillité d’esprit.
FAQ sur le halo en F1
Quand le Halo a-t-il été introduit en F1 ?
Le Halo a été introduit en F1 en 2018, date à laquelle il est également devenu obligatoire dans d’autres catégories à cockpit ouvert sanctionnées par la FIA, comme la Formule E, la F2, la F3 et la F4. Il est également utilisé par d’autres séries monoplaces à travers le monde, comme la série américaine IndyCar (où ils ajoutent également un pare-brise en Perspex transparent), la série japonaise Super Formula et S5000 en Australie.
Pourquoi le système Halo a-t-il été introduit en F1 ?
Le système Halo a été introduit pour améliorer la sécurité des pilotes en empêchant les gros objets de pénétrer dans l’habitacle de la voiture. Si les casques de protection sont efficaces pour prévenir les traumatismes crâniens dans la plupart des cas, quelques accidents très médiatisés impliquant des objets de grande taille ont révélé que l’on pouvait faire davantage pour réduire le risque de blessures graves en cas d’accident.
Le Halo de F1 gêne-t-il la vision ?
La construction en titane signifie que les barres du Halo sont relativement fines. La barre transversale est située à une hauteur qui la place en dehors de la vision périphérique du conducteur lorsqu’il porte un casque, tandis que le pilier vertical central « disparaît » dans la périphérie lorsque le conducteur regarde devant lui – tout comme votre nez n’est pas visible lorsque vous lisez ces lignes.
Pourquoi le Halo a-t-il été controversé ?
Lorsqu’il a été introduit pour la première fois, certaines personnes ont critiqué l’apparence du Halo, affirmant qu’il gâchait la « pureté » d’une voiture de course monoplace à cockpit ouvert. D’autres pensaient que le Halo pouvait gêner le conducteur lorsqu’il devait sortir rapidement de la voiture, mais dans la pratique, ce n’est pas un problème et les vies qu’il a sauvées font taire toute objection d’ordre esthétique.
Qu’en pensent les pilotes de F1 ?
Lorsque le Halo est arrivé pour la première fois en 2018, les pilotes ont critiqué son aspect hideux et le fait qu’il pouvait limiter la visibilité. Mais ces critiques se sont estompées, et ceux qui ont été impliqués dans des accidents où le Halo a fait son travail chantent ses louanges. Le patron de l’équipe Mercedes F1, Toto Wolff, est l’une des personnes qui a été convaincue par ses avantages en matière de sécurité, après avoir initialement détesté le système.
