Les freins en Formule 1

Les freins d'une Formule 1 sont des composants qui possèdent des performances très spectaculaires. Ils peuvent faire décélérer la voiture de 320 à 80 Km/h en seulement 3 secondes, et sur seulement 100 mètres ! Les forces impliquées dans ce cas sont phénoménales, souvent supérieures à 4 G.


Les F1 utilisent des freins à disque comme la plupart des voitures de route, mais ils sont conçus pour être utiles jusqu'à 750 °C et sont changés après chaque course. Le pilote a besoin que la voiture reste stable durant les gros freinages, c'est pourquoi il doit régler la répartition de freinage entre l'avant et l'arrière depuis le cockpit. Les freins sont généralement réglés avec 60 % de la force de freinage à l'avant, 40 % à l'arrière. C'est pour cela que lorsque le pilote freine, l'avant semble plus lourd que l'arrière. Si la force de freinage était de 50 % à l'avant et à l'arrière, les roues arrières se bloqueraient, et le pilote perdrait sa trajectoire.
Pour les qualification, où la longévité des freins n'est pas importante, les écuries utilisent des disques plus petits pour réduire le poids de la voiture. Les disques de course mesurent 28 mm de large, ceux de qualification 21 mm. Le disque en carbone est serré par un étrier de 6 pistons qui exerce une pression sur le disque quand le pédale de frein est actionné par le pilote. Le liquide de freinage est poussé contre les pistons qui a leurs tour vont pousser les plaquettes de freins contre le disque ce qui ralenti donc la roue.

Ces freins sont extrêmement chers car ils sont fabriqués à partir de matériaux en carbone de haute technologie (fibre de carbone), et on peut mettre plus de cinq mois à fabriquer un seul disque. La première étape consiste à chauffer des fibres de polyacrylo nitrile (PAN) blanches jusqu'à ce qu'elles noircissent. Elles sont alors pré oxydées pour faciliter leur utilisation. Elles sont ensuite coupées en "tranches" et carbonisées afin d'obtenir des fibres de carbone très pures. Ensuite, elles subissent deux cuissons au four à 1000 °C. Chacune prend environ 100 heures, où un gaz riche en hydroxyde de carbone est injecté pendant ce temps. Cela aide les différentes couches de matériaux à fusionner ensemble pour donner un matériau solide. Le disque fini est enfin usiné pour correspondre aux tailles exigées pour être installé sur la voiture..
Les disques et plaquettes en carbone sont plus abrasives que l'acier et dissipent mieux la chaleur. Mais les freins en acier qui sont encore utilisés en CART (Formule Américaine) sont plus lourds et ont des problèmes de déformation et de transfert de chaleur. Les disques en métal pèsent 3 kg, ceux en carbone 1,4 kg.