Surclassées dans les épreuves du Championnat du monde, les Ferrari 512 S espèrent beaucoup des 24 Heures du Mans 1970. Sur ce type de tracé peu technique et sur une longue distance, handicap de poids se révèlent nettement moins pénalisant pour les voitures italiennes qui peuvent, de plus compter sur leur robustesse. Le sort en décida autrement en éliminant sur accident les meilleures éléments de la Scuderia et Porsche, doubla son titre mondial, d'une première victoire au Mans. La saison s'achevait et le bilan pour Ferrari semblait bien dérisoire compte tenu des investissements consentis par Fiat pour le programme 512. Sous l'impulsion de son partenaire turinois ou dans un ultime sursaut d'orgueil, Ferrari décide de mettre à profit la trêve estivale pour lancer une version 512 de type M (pour "modificato"). Contrairement à ce qui s'était fait chez Porsche où le quota des 25 exemplaires fut largement dépassé, il n'était pas question à Maranello de mettre en chantier une nouvelle série, même limitée de 512 et on allait se contenter d'améliorer le matériel existant.
Dans un premier temps, Mauro Forghieri s'employa à alléger et à vitaliser le gros V12. Les chemises de cylindres en fonte furent remplacées par des éléments en alliage, le taux de compression accru et la circulation de l'huile dans le bas moteur entièrement revue. Si le gain en poids restait modeste, la puissance faisait un bond de 60 ch (620 ch) et le régime maximal passait de 8000 à 9000 t/mn. Toutefois, l'essentiel du travail porta sur un allégement général, une meilleure répartition des masses ainsi qu'une aérodynamique optimisée. Perdant ses rondeurs au profit de lignes plus vives, la 512 M gagnait tout autant en efficacité qu'en esthétique. La roue de secours, alors logée entre les radiateurs huile frontaux, fut reléguée à l'arrière permettant ainsi d'affiner toute la partie avant L'emplacement ainsi libéré fut occupé par un radiateur unique et le bouclier avant moins encombrant put être rendu "autoportant". La carrosserie, elle-même fut allégée par une réduction de son épaisseur, de même que le châssis avec l'utilisation de tubes d'un plus faible diamètre. La ligne de la poupe plutôt surchargée de la 512 S fut elle aussi profondément remaniée après un passage en soufflerie. Le capot moteur est entièrement plat, de même que ailes qui se terminent par des petits volets aérodynamiques tandis que les prise d'air ont trouvé place dans les flancs.
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