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Qu'est-ce que la Formula Student ?

Le concept de Formula Student est le suivant : une entreprise fictive engage une équipe d'ingénieurs pour développer une voiture de course de type formule pour des pilotes non professionnels qui participeraient à des courses à un seul moteur. Chaque équipe d'étudiants conçoit et construit le prototype dans le respect des règles du concours, qui a deux objectifs principaux : encourager les solutions créatives et assurer la sécurité sur la piste, puisque les monoplaces sont pilotées par les étudiants eux-mêmes.

Dans chaque concours, tous les prototypes sont évalués par les juges de "l'entreprise" (des experts du monde automobile) au moyen de différents tests afin de décider quelle est la meilleure proposition en tant que projet et de la produire en série. Au total, il y a 1 000 points qui sont répartis comme suit (il peut y avoir des variations en fonction de chaque concours) :


Tests statiques Points Essais dynamiques Points
Événement de design 150 Événement d'accélération 75
Événement d'analyse des coûts et de la fabrication 100 Événement Skidpad 50
Événement de présentation 75 Événement Autocross 150
Événement d'endurance 300
Économie de carburant 100

Il existe deux types d'épreuves en fonction de l'état de la voiture : d'une part les épreuves statiques, qui ne nécessitent pas que la voiture soit en mouvement, et d'autre part les épreuves dynamiques, dans lesquelles des points sont attribués en fonction du temps réalisé. Chacun de ces tests de notation sera expliqué ci-dessous, en commençant par les tests statiques :


Tests statiques

  • Épreuve de conception : une équipe de juges, experts dans différents domaines de l'automobile, évalue la conception globale de la monoplace, les critères utilisés pour prendre les décisions et les connaissances des personnes en charge de chaque section. À la fin du test, le chef juge s'adresse à l'équipe pour lui donner ses impressions, de sorte que l'année suivante, les équipes savent quels sont leurs points forts et quels aspects de la voiture doivent être améliorés.
  • Épreuve d'analyse des coûts et de la fabrication : Des semaines avant la compétition, l'équipe doit présenter un document très complet, où sont comptabilisés les coûts de fabrication de chacune des pièces de la monoplace. Pour ce faire, l'organisation fournit aux étudiants des tableaux de coûts standards détaillant les coûts des matériaux (kg de matières premières, m² de tissu composite...), des procédés (usinage, injection, moulage, assemblage...), des moules, des outils, de la visserie et des éléments commerciaux standards comme les pneus ou les amortisseurs. À partir de ces tableaux qui simulent les coûts de fabrication de 1 000 véhicules, les équipes détaillent tout. Une équipe de juges évalue l'exactitude du document en le comparant avec la vraie voiture.
  • Épreuve de présentation : Un ou plusieurs membres de l'équipe présentent un "plan d'affaires" sous forme de présentation aux juges. Ils y expliquent et défendent les raisons pour lesquelles il est dans l'intérêt de l'entreprise d'opter pour la production en série de leur monoplace et non celle d'autres équipes. Ils peuvent utiliser toutes sortes d'arguments commerciaux et techniques tels que la haute performance, en expliquant comment ils organiseront les compétitions avec les monoplaces comme une coupe monomarque, la rentabilité de la production en série, l'organisation d'événements spéciaux, etc.

Contrôles techniques

L'un des principaux piliers de la Formule Student est la sécurité, c'est pourquoi avant d'effectuer les tests dynamiques de notation, la monoplace est soumise à quatre inspections techniques obligatoires qui ne rapportent pas de points. Lors de ces inspections, il est vérifié que la conception de la voiture présente les mesures de sécurité nécessaires pour concourir. Si la voiture ne passe pas les contrôles, elle ne pourra pas concourir lors des tests dynamiques. Ces quatre inspections techniques sont :


  • Scrutin : une équipe d'experts du monde automobile évalue que la monoplace répond à toutes les exigences techniques nécessaires spécifiées dans le règlement de la compétition. Ils vérifient en détail les distances, les géométries, la position du conducteur, les arceaux de sécurité du châssis, le poids du véhicule, les matériaux, les solutions utilisées... Enfin, un test est effectué dans lequel le conducteur doit être capable de sortir de la voiture en moins de cinq secondes.
  • Essai d'inclinaison : la monoplace avec le conducteur est placée sur une plate-forme horizontale. Celle-ci est d'abord inclinée à 45 degrés pour vérifier qu'il n'y a pas de perte de fluides, puis inclinée jusqu'à 60 degrés pour vérifier qu'elle ne se renverse pas, démontrant ainsi sa stabilité face aux forces latérales.
  • Test de bruit : les monoplaces équipées d'un moteur à combustion doivent faire tourner le moteur à un régime déterminé, conformément à la réglementation en vigueur selon le type de moteur. Le niveau sonore mesuré à une distance déterminée du tuyau d'échappement ne doit pas dépasser 110 dBa.
  • Test de freinage : le conducteur doit accélérer pendant une section spécifique et être capable de freiner en bloquant les quatre roues en même temps, sans dévier de sa trajectoire, démontrant ainsi que la monoplace a une capacité de freinage suffisante et un niveau minimum de stabilité lors de cette opération.
  • Rain Test : les monoplaces électriques doivent passer un test au cours duquel la voiture est aspergée d'eau pour vérifier la bonne isolation de tous les composants électriques.

Une fois chacune de ces inspections terminée, le fonctionnaire correspondant appose un autocollant sur la voiture. Seules les voitures portant les quatre autocollants seront autorisées à effectuer les tests dynamiques.


Essais dynamiques

Dans les tests dynamiques, les points sont marqués en fonction du temps réalisé (sauf dans le "Fuel Economy"), le premier classé obtient le maximum de points du test, et les points des autres sont calculés à l'aide de formules basées sur le temps du premier classé. Pour atténuer l'avantage d'une équipe disposant d'un pilote très compétent, les pilotes ne sont autorisés à participer qu'à deux des cinq épreuves, afin que les résultats représentent mieux les performances réelles de la voiture.

  • Épreuve d'accélération : Dans cette épreuve, on mesure le temps que met la voiture à parcourir 75 mètres en accélérant à partir de l'arrêt. Quatre tentatives sont effectuées, deux par conducteur.
  • Epreuve Skidpad : Dans un circuit en forme de huit, délimité par des cônes, on chronomètre le temps nécessaire pour effectuer les deux cercles du "huit" dans un sens et les deux cercles dans le sens opposé à la vitesse maximale possible sans toucher les cônes. De cette manière, la stabilité et la tenue en virage des monoplaces sont évaluées. Quatre tentatives sont effectuées, deux par conducteur.
  • Épreuve d'autocross : Sur un circuit d'environ 800 mètres, très sinueux, deux tours sont effectués d'affilée à la vitesse maximale. Quatre tentatives sont effectuées, deux par conducteur.
  • Épreuve d'endurance : Sur un circuit plus grand que le précédent, une épreuve d'endurance sera réalisée, avec des tours à effectuer sur un total de 22 kilomètres. Un arrêt obligatoire est effectué après 11 kilomètres pour changer de pilote, éteindre le moteur et le redémarrer, testant la fiabilité de la voiture à la limite, c'est la dernière course de la compétition et celle qui détermine généralement l'équipe gagnante. C'est aussi la seule course où il y a plus d'une voiture sur la piste en même temps, les dépassements s'effectuant à l'aide de drapeaux bleus dans diverses zones prévues à cet effet. Pour ces raisons, c'est le test qui suscite le plus d'attentes.
  • Économie de carburant : elle mesure l'énergie nécessaire à la monoplace pour parcourir les 22 kilomètres lors du test d'endurance, que ce soit en essence, en éthanol ou extraite des batteries. Pour marquer des points dans cette épreuve, il faut avoir effectué au moins la première moitié, et que le temps de l'équipe ne dépasse pas le plus rapide d'un certain pourcentage ; il faut éviter de rouler trop lentement. Le score est calculé comme un facteur combiné entre le temps et la consommation d'énergie.

Le concours

Les compétitions se déroulent sur plusieurs jours sur des circuits de course internationaux tels que Hockenheim (Allemagne), Silverstone (Royaume-Uni), Montmeló (Espagne), Varano (Italie), A1 ring (Autriche)...

En Europe, les événements les plus importants sont les courses britanniques et allemandes. Le Royaume-Uni a été le premier concours organisé en Europe, en 1998, c'est logique vu la grande tradition du pays dans le monde automobile. L'Allemagne a été lancée en 2006 et est actuellement considérée comme la compétition de plus haut niveau au monde, ainsi que la plus populaire et la mieux organisée. Plus de 130 équipes provenant d'universités du monde entier et de plus de 30 pays différents de tous les continents y participent. La participation serait sans doute plus élevée, mais les inscriptions sont limitées. Les équipes doivent répondre à un quiz en ligne contre la montre, avec des questions sur les règles du concours ; la première à répondre correctement à toutes les questions se verra attribuer une place.

Le concours est actuellement divisé en deux catégories selon le type de moteur : à combustion ou électrique ; et il existe également deux sous-catégories : "Classe 1" et "Classe 2". La classe 2 est destinée aux nouvelles équipes qui viennent de démarrer, qui n'ont pas de voiture construite et qui ne participent qu'aux tests statiques pour tester leur projet. La "classe 1" est la classe principale, où les équipes s'affrontent avec leurs voitures finies lors des tests dynamiques. Une caractéristique importante de la compétition est que le châssis de la voiture doit être un nouveau design chaque année, ce qui encourage l'innovation des équipes.

L'équipe moyenne, composée d'environ 20 à 30 étudiants, participe à deux ou trois compétitions par an, qui ont lieu pendant les mois d'été. Les horaires des compétitions dépendent de divers aspects tels que le nombre d'équipes participantes, la taille de l'organisation, etc. Cependant, ils suivent généralement le même schéma. Un ou deux jours sont prévus pour que les équipes arrivent dans les installations et se préparent à la compétition. Les deux jours suivants, les tests statiques et les inspections techniques sont effectués pour leur permettre de participer aux tests dynamiques. Les deux derniers jours, les épreuves dynamiques sont disputées.

Tout cela se fait selon des horaires stricts fixés par l'organisation.

La compétition est basée sur la sécurité, sur une réglementation stricte, il est donc interdit de démarrer le moteur dans toute l'enceinte à l'exception d'une zone d'essai et dans les zones d'essai dynamique. Pour réduire le risque d'accident, la vitesse est limitée par des circuits courts et sinueux, avec un grand espace pour d'éventuelles échappées. Le test d'accélération se déroule sur la ligne droite principale du circuit professionnel, tout comme une grande partie du test d'endurance. Comme plusieurs équipes courent en même temps, si une voiture plus lente ralentit une voiture plus rapide, les juges signalent le dépassement avec des drapeaux bleus et la voiture plus lente doit s'écarter dans une zone désignée pour céder le passage et être dépassée en toute sécurité. Il faut tenir compte du fait que les pilotes sont des étudiants, et non des professionnels, bien que le niveau de conduite de nombreuses équipes soit très élevé.

Il existe un classement mondial qui est mis à jour après chaque compétition. Ce classement est calculé par des formules mathématiques en fonction des points obtenus lors des six dernières compétitions auxquelles chaque équipe a participé. Ces points sont pondérés en fonction de l'"importance" de chaque compétition, ce qui augmente encore la compétitivité entre les équipes.

Évolution technique

Contrairement aux règles de sécurité restrictives, la plupart des composants ont des réglementations très laxistes qui permettent une grande variété de solutions techniques. Ces dernières années, la voiture moyenne de la Formula Student a connu une évolution technique spectaculaire. Regardons la comparaison entre les voitures de l'équipe compétitive de l'Université de Stuttgart de 2008 et 2015 :

Saison 2008 Saison 2015
Poids total : 210 kg (sans conducteur) Poids total : 170 kg (sans conducteur)
0-100 km/h en 3,7 s 0-100 km/h en moins de 2 s
Vitesse maximale 123 km/h (limitée par le rapport de vitesse) Vitesse maximale 130 km/h
Châssis en acier tubulaire avec panneaux de carrosserie en fibre de carbone Châssis monocoque en fibre de carbone avec batteries intégrées au plancher de 6,8 kWh
Jantes en acier de 13″. Jantes hybrides 10″ en aluminium et en fibre de carbone.
Moteur de moto : Honda CBR 600RR (l'alésage d'admission est limité et l'injection et l'allumage de l'ECU du moteur doivent être re-mappés) 94 ch et 64 Nm. Système de transmission intégrale avec quatre moteurs électriques aux roues, permettant la vectorisation du couple et la récupération d'énergie, 128 kW / 171 ch et 1 200 Nm.
Sans pack aérodynamique Pack aérodynamique complet : spoiler avant et arrière, fond plat avec diffuseur.

Réduction extrême du poids grâce à une monocoque, un siège et des jantes en carbone ; systèmes de transmission intégrale, avec vecteur de couple, hybridation, récupération d'énergie, télémétrie, solutions aérodynamiques complexes... En 2017, la compétition Formula Student en Allemagne introduira pour la première fois une nouvelle troisième catégorie : la voiture autonome. On ne connaît pas trop de détails pour le moment, si ce n'est que la voiture devra parcourir un parcours en forme de cône guidé de manière autonome.

Comme on peut le constater, la concurrence a atteint un niveau de compétitivité et d'exigence technique très élevé. Cela signifie que Formula Student permet aux étudiants d'acquérir une expérience réelle en matière de conception et de construction, de négocier avec l'industrie automobile à la recherche de fournisseurs, d'apprendre aux étudiants à travailler en équipe, sous pression et dans des délais stricts, ce qui en fait l'une des plateformes les plus importantes pour la promotion et l'apprentissage des futurs professionnels du monde automobile.

L'organisation de l'équipe

Du point de vue d'un étudiant qui débute dans une équipe, une bonne façon de commencer la saison est de se rendre à la compétition dans son pays en tant qu'assistant, sans participer au travail de l'équipe (puisqu'il n'est pas inscrit pour cette année-là) ; pour voir comment se déroulent les épreuves, comment fonctionne l'équipe et ainsi comprendre son fonctionnement et son organisation. Au début du cours, il est décidé quels étudiants seront les leaders de l'équipe, normalement les étudiants vétérans de l'équipe ; et il est organisé quels étudiants participeront à chaque section en fonction de leurs connaissances et aptitudes.

Les sections peuvent être : Emballage, Châssis-monocoque, Moteur-groupe motopropulseur, Changement de vitesse, Électronique, Pédales, Ergonomie, Aérodynamique, Gestion....

Les décisions architecturales importantes sont généralement prises en septembre et octobre, ce qui est généralement déterminé par les confirmations des principaux sponsors. La conception mécanique est clôturée vers décembre ou janvier, car le concours l'exige : de nombreuses données sur la voiture doivent être envoyées et acceptées pour pouvoir participer. La voiture est généralement terminée entre les derniers jours de juin et la mi-juillet, en fonction des échéances des compétitions auxquelles ils participent, afin de disposer de quelques semaines pour tester et régler la voiture et pour que les pilotes s'adaptent à sa conduite.

Comment tout cela est-il payé ?

La principale source de financement des équipes nouvellement créées provient du secteur public, et notamment de l'université. Une première contribution fondamentale et non négligeable est la cession de l'espace toujours réduit de la faculté. Pour qu'une équipe d'au moins 25 personnes puisse travailler sur un projet avec des délais aussi courts, il est nécessaire de disposer d'un espace pour tenir des réunions, discuter et débattre des aspects du projet, etc. En plus du bureau, il est également nécessaire de disposer d'un atelier mécanique adéquat dans lequel les pièces sont stockées au fur et à mesure de leur fabrication ou de leur achat, où elles peuvent être travaillées, montées et ajustées sur le véhicule, etc.

Afin de réduire les coûts des projets et les délais de fabrication, il est nécessaire que les étudiants puissent utiliser les machines des différents départements de l'université : tours, fraiseuses, équipements d'analyse, bancs d'essai, etc. De cette manière, les pièces du véhicule peuvent être fabriquées à l'université même et seules les matières premières doivent être achetées.

La troisième façon pour une université de collaborer au projet est d'apporter une contribution financière. Cette somme est nécessaire pour payer l'inscription aux concours : environ 500 euros par équipe de 20 étudiants selon le concours ; pour acheter de la matière première, des composants commerciaux ; et les frais de déplacement de l'équipe : pour déplacer 20 personnes et un monoplace, plus les outils, les pièces détachées, les tentes, etc.

Au-delà de l'université, il est courant de recevoir un parrainage sous la forme d'une subvention d'un organisme public. En définitive, il s'agit de projets clés pour la région, car ils représentent un lien entre les entreprises et l'université pour le développement de nouveaux produits et de nouvelles technologies. Sous l'égide de la Formula Student, de nouveaux moteurs à combustion interne ou des algorithmes pour le contrôle des véhicules électriques ont été développés, pour ne citer que quelques exemples. Ce résultat a été obtenu au plus haut niveau technologique, comme en témoigne le fait que, presque chaque année, une équipe de Formula Student bat un nouveau record Guinness (généralement pour une accélération avec une voiture électrique).

D'autre part, il y a le financement par l'investissement du secteur privé ; au fur et à mesure que le projet se développe et se consolide, au fil des ans, sa présence dans les médias s'accroît également. La participation d'entreprises privées au projet est donc une option très intéressante en raison du rendement obtenu. Les entreprises peuvent contribuer de différentes manières en fonction de leur profil. La plus simple et la plus difficile à réaliser est une contribution économique pure au projet. Normalement, une entreprise est réticente à apporter des liquidités, car il est plus difficile pour elle d'obtenir un retour sur investissement.

Une contribution en nature est beaucoup plus courante. Par exemple, si une entreprise est impliquée dans la fabrication de composants en fibre de carbone, il lui est relativement facile de mettre ses installations à la disposition de l'équipe pour la fabrication de la monocoque. Le coût est relativement faible et la valeur de la contribution est très élevée. Cette approche offre le meilleur rendement potentiel pour l'entreprise. Par exemple, une entreprise gère son propre centre de formation professionnelle et, dans le cadre de cette formation, ses étudiants du module d'usinage sont chargés de fabriquer des pièces conçues par les équipes de Formule 1.

De cette façon, le bénéfice est absolu des deux côtés : les étudiants du module peuvent fabriquer des pièces ayant une utilité réelle que les autres ont conçues, et les équipes obtiennent des pièces à moindre coût. Un autre cas serait celui d'une entreprise dédiée à la conception de systèmes électriques et qui a collaboré avec une équipe dans le développement du câblage et de l'électronique du véhicule, ce faisant elle aura contribué à former des étudiants dans ces matières. Si l'entreprise a un poste à pourvoir, elle sera en contact avec des étudiants récemment diplômés mais qui auront déjà une expérience dans la conception de ces composants et connaîtront également l'environnement de l'entreprise en question. C'est la valeur réelle qui peut être obtenue par les entreprises qui contribuent aux projets.

La valeur finale d'un projet est un sujet qui fait toujours l'objet de débats, car selon la manière dont l'évaluation est faite, on peut obtenir des chiffres très différents. Les projets les plus modestes peuvent être réalisés avec relativement peu d'argent. Il vous faut un moteur de moto qui peut être d'occasion et, pour simplifier, de la matière première pour fabriquer tous les composants. Avec un peu plus de 5 000 euros en espèces, vous pouvez tout avoir et payer les frais d'inscription à un concours local, dont certains étudiants se déplacent.

À l'autre extrême, notamment dans la catégorie des véhicules électriques, le bloc-batterie seul peut coûter jusqu'à 20 000 euros. Si l'on tient compte de toutes les contributions financières et en nature des sponsors et des universités, un projet peut rapidement atteindre 250 000 euros.

Enfin, une troisième contribution peut être ajoutée, bien qu'il s'agisse plutôt d'un coût d'opportunité personnel pour les étudiants. Un étudiant consacre environ 1 000 heures au projet, ce qui signifie généralement qu'il doit prolonger ses études d'un an ou plus. Sur le plan personnel, cela signifie renoncer à un an de salaire. Si vous considérez les heures de travail investies par les étudiants, vous appréciez vraiment la valeur du projet et le travail qui se cache derrière.

Formula Student en Espagne

La première participation d'une équipe espagnole en Formula Student a été celle de l'Universidad Politécnica de Madrid en 2002 ; année après année, de nouvelles équipes ont vu le jour, jusqu'à la vingtaine que nous comptons aujourd'hui. Les résultats des équipes espagnoles sont encore loin des premières places, bien qu'il y ait une grande progression. Actuellement, le classement mondial de la catégorie électrique compte trois universités espagnoles dans le top 50.

La seule compétition organisée en Espagne, appelée Formula Student Spain, se déroule sur le circuit de Montmeló. La première édition a eu lieu en 2010 et un total de 11 équipes ont participé, dont cinq allemandes et quatre espagnoles. Il convient de noter la consolidation qu'a connue cette compétition car cette année (2016) la participation a grimpé en flèche pour atteindre 70 équipes.

J'espère que vous vous êtes intéressés à la Formula Student, et je profite de l'occasion pour vous inviter à vous rendre à Montmeló l'année prochaine pour voir de près cette compétition très intéressante.

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