Formula 1, Ingegneria e analisi tecniche: la realtà è molto distante dai pensieri del pubblico

Rubrica: Curiosità tecnica da corsa | Le domande dei lettori

Titolo o argomento: La progettazione delle vetture

Rispondendo a: Alessandro

Alessandro scrive: Ciao, vorrei chiederti un parere. Come valuti per quanto possibile “senza avere dati in mano” la povera prestazione della Ferrari? Da appassionato, noto una sospensione che se paragonata a quella Mercedes sembra di 30 anni di differenza. Possibile che una squadra come Ferrari progetti una macchina che secondo loro presenta problemi all’avantreno a causa della sola aerodinamica? A me pare troppo riduttivo, ma soprattutto se fosse aereodinamica, non credo sarebbe così difficile porre rimedio. Secondo me la meccanica della Ferrari è la maggiore responsabile del semi-fallimento del progetto 2019. Hanno un problema di sovrasterzo, caricano davanti, ma la coperta è corta e perdono il retrotreno. Tutto ciò, ripeto da ignorante, a me sembra dovuto ad un pacchetto aero-meccanico cannato. Grazie per un parere da esperto. Se un giorno rinascessi, sarò un ingegnere.
Ciao

Buongiorno Alessandro,
ti ringrazio per la considerevole fiducia, tuttavia ben poco posso dire in merito alle vetture di Formula 1 della Ferrari o di altri marchi (e quando lo faccio solitamente mi chiedono di scrivere articoli tecnici per riviste che mi limitano molto nel fornire un quadro complessivo che illustri in modo esaustivo gli aspetti tecnici e tecnologici nonché, cosa fondamentale, le tecnologie del futuro, eccezion fatta, va riconosciuto, per piacevoli esperienze condotte con riviste specializzate quali ad esempio Newton e AutoTecnica che mi hanno dato fiducia e mi hanno lasciato ampi spazi per fornire una visione completa d’insieme degli argomenti trattati).

Posso dire ben poco perché, come è naturale che sia, i progetti non vengono resi noti*, così come i relativi valori di interesse. Senza dati alla mano si tratta solo di un gran chiacchierare, quello che solitamente riempie giornali sportivi e forum vari. La realtà è che la Ferrari l’auto (quasi) perfetta la sa fare così come la sanno fare tutti gli altri, quello che crea i problemi sono solitamente il regolamento ed i piloti di cui si dispone. Il regolamento viene appositamente modificato, anche con interventi importanti, ogni tot anni al fine di rimuovere i privilegi alle squadre che meglio si son trovate con quello precedente. I cambiamenti di regolamento, oltre che per la sicurezza, servono sostanzialmente a questo. La Ferrari, nei primi del 2000, ha realizzato vetture che sono decisamente più performanti delle attuali nonostante siano passati quasi 20 anni. Il regolamento di quel tempo gli calzava alla perfezione. La Ferrari sa benissimo cosa sia il sottosterzo, il sovrasterzo e l’intera dinamica del veicolo. Lo sa talmente bene da annoiarsi quasi. Quello che la Ferrari, come tutti gli altri, deve fare ogni volta è: trovare il modo di adattare le sue conoscenze tecniche alle restrizioni del regolamento. Da qui emergono le difficoltà. Gli anni di Schumacher presentavano la giusta quadra: i tecnici giusti, la vettura giusta, il regolamento giusto, il pilota giusto e la direzione giusta. Tanti fattori di grande importanza hanno confluito in un punto ben preciso del tessuto tecnico interno all’insieme matematico denominato “Vittoria”.

*Io stesso non fornisco più da qualche anno info di carattere progettuale perché ci sono state aziende che non riuscivano a risolvere problemi tecnici con i loro prototipi e mi hanno contattato fingendosi semplici lettori per avere soluzioni gratuitamente (siamo in Italia).

Per quanto riguarda gli Ingegneri… ci tengo a sottolineare come essi rappresentino in realtà una variante dell’ignoranza qualora le loro conoscenze generali non siano fortemente forgiate da applicazioni pratiche e numerosi esercizi di esperienza. In sostanza un Ingegnere non sa affatto cosa occorre ad una vettura sottosterzante per non esserlo e non sa affatto districarsi in questo mondo, proprio perché fortemente ignorante. Gli Ingegneri di successo che vedi nel Motorsport non hanno seguito solo un percorso di studi che possiamo definire “ordinario”, ma hanno iniziato le loro carriere (spesso da studenti) in team minori, sovente di proprietà del padre, dello zio, dell’industriale locale che ama i motori… conoscendo così i problemi e le difficoltà che caratterizzano questo mondo. Lo studio in Ingegneria ha dato loro una visione analitica e matematica dei problemi che loro hanno appreso in via del tutto pratica nelle loro esperienze ad esempio estive.
L’Ingegneria è quella sublime specialità che ha profonde origini radicate nell’analisi matematica, l’Ingegneria nel Motorsport ha origini nella pratica di chi, anche da sé, ha costruito dapprima un piccolo kart, poi qualcosa di più, ancora di più, sempre di più… costantemente nel tempo martellando giorno dopo giorno. Puoi tranquillamente divertirti a testare gli effetti del sotto/sovrasterzo costruendo ad esempio un telaio a traliccio e spostando le più importanti masse in gioco lungo gli assi del veicolo.

Ringraziandoti ancora per la domanda e la fiducia riposta in me, ci tengo a precisare che non sono ancora laureato proprio perché ho prediletto che un’enorme mole di pratica accompagnasse i miei studi teorici (sono un ricercatore in campo tecnico e tecnologico avanzato). Se desideri capir meglio prova a costruire anche una semplice scatola magari in legno, incontrerai una quantità tale di problematiche e di lacune che ti formeranno come raramente un ingegnere viene formato ma, d’altra parte, senza la parte teorica, sarà difficile avere una visione d’insieme che è particolarmente affascinante (su quest’ultima parte proprio non ho un esempio semplice per stimolare la curiosità verso questa sublime scienza).

Cordialmente, Raffaele Berardi.

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Il cambio elettroidraulico della Ferrari

Rubrica: Curiosità tecnica da corsa
Titolo o argomento: Il cambio elettroidraulico

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1) Power unit. 6) Elettropompa. 17) Serbatoio olio. 31) Sensore di pressione. 27) Paratia riparo power unit. 21) Tubo da serbatoio a pompa. 16) Tubo da elettropompa e power unit.

DESCRIZIONE

Il principio di funzionamento del cambio elettroidraulico si basa sul dare un comando tramite un impulso elettrico, ovvero tramite i due interruttori collegati alle rispettive leve poste dietro il volante, ad una unità centrale che consente di inserire le marce in modo preciso e veloce (si parla di poco più di 100 millesimi di secondo) senza rischio di “sfollate”.

L’unità centrale per eseguire il comando impartito tramite il volante si avvale di un circuito idraulico. Tale circuito viene messo in pressione da un’apposita pompa. Un sensore verifica che la pressione dell’olio in circolo nell’impianto sia sempre corretta.

Una centralina provvede a dialogare con la frizione per l’innesto ed il disinnesto della stessa. In tal modo non dobbiamo nemmeno sollevare il piede dall’acceleratore. Inoltre, in un tempo di gran lunga inferiore a quello di cambiata, verifica la presenza di possibili errori e solo se tutto è a posto da l’ok all’inserimento del rapporto scelto. Se il rapporto selezionato è errato, la centralina non da l’ok all’inserimento di una marcia troppo bassa per preservare il motore da fuori giri indesiderati. Anche nel caso in cui ci fossero problemi al circuito idraulico (pressione olio insufficiente; pompa guasta…) la centralina non acconsentirebbe al cambio marcia per evitare guasti di maggiore importanza.

Altro compito importante della centralina è il taglio dell’alimentazione controllato o IGNITION CUT. Serve a fare in modo che durante il cambio marcia, seppur breve, venga tagliata l’alimentazione al motore per non mandarlo su di giri. All’ingresso della marcia e alla messa in presa della frizione, l’alimentazione sarà già stata riavviata con un leggero anticipo evitando vuoti ma evitando anche sfrizionate logoranti per la trasmissione.

Tutto questo avviene in un decimo di secondo e senza la preoccupazione di aver effettuato una cambiata efficiente o meno come avveniva con il cambio manuale.

Domanda frequente: Come mai le alette del comando cambio non ruotano insieme al volante ma sono fisse? Le alette per il cambio marcia poste dietro il volante hanno una lunghezza calcolata che permette di raggiungerle con le dita fino ad un determinato angolo di sterzata. Oltre questo angolo la cambiata sarebbe un errore di guida perchè far perdere motricità alle ruote posteriori, seppur per poco, quando le ruote sono molto sterzate, può portare alla perdita di controllo del mezzo.