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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Dietro le limitazioni evolutive della F1: le Mercedes W196 a ruote coperte integralmente carenate

Rubrica: Curiosità della tecnica da corsa

Titolo o argomento: Il bivio storico della F1 tra ruote scoperte e ruote coperte

Segue dall’articolo introduttivo:
Dietro le limitazioni evolutive della F1

Le limitazioni regolamentari in realtà non sono nate con la Formula Uno. Nei primi anni, infatti, il regolamento era assai permissivo ed ingegneri e tecnici potevano dar libero sfogo alla propria creatività. Solo nel 1954, quando la Mercedes tornò alla Formula Uno dopo un periodo di pausa, si iniziò a pensare di definire meglio i canoni della F1. La Mercedes quell’anno schierò due tipi di vetture, una tradizionale a ruote scoperte ed una con carenatura completa delle ruote come avveniva sulle vetture Sport. Per la seconda tipologia di vettura vennero condotti i primi studi della storia della F1 in galleria del vento su un modello in scala 1:1. Lo scopo della Mercedes era quello di lasciare alla “pista” il verdetto finale sulla soluzione migliore. La Mercedes W196 a ruote scoperte (Cx = 0,74), con una resistenza aerodinamica di 80 kg, era in grado di raggiungere i 158 km/h mentre la versione carenata (Cx = 0,54), a parità di resistenza, toccava i 175 km/h. La velocità massima della W196 era di 250 km/h, velocità alla quale la versione a ruote coperte otteneva una resistenza aerodinamica inferiore di ben 37kg rispetto alla sorella priva di carenatura integrale. La casa di Stoccarda esordì con le sue nuove vetture al circuito di Reims in Francia dove Fangio, al volante della W196 integralmente carenata, raggiunse per la prima volta i 200 km/h di velocità massima all’interno di un circuito. Si trattò di una scelta che rischiò, per poco, di cambiare l’impostazione tecnica della massima formula di vetture da competizione, se non fosse stato per un problema tanto semplice quanto rilevante, il peso.

Le W196 con carenatura integrale andavano fortissimo solo sui circuiti veloci di Reims e Monza, durante le restanti corse, invece, mostravano difficoltà nelle accelerazioni dalle più basse velocità. Nel bilancio le migliori performances erano offerte dalle vetture a ruote scoperte. E’ opportuno però sottolineare che le carenature dell’epoca erano ottenute da lamierati ed i materiali compositi facevano parte di un futuro molto lontano. Ogni lamiera in più costituiva una massa gravante sul veicolo ed era in grado di pregiudicare sia le prestazioni del motore che la maneggevolezza del veicolo stesso. Dopo due anni di dominio (1954-55) la Mercedes abbandonò nuovamente le competizioni e la Formula Uno divenne definitivamente la massima formula per le vetture sportive a ruote scoperte. Oggi il regolamento della F1 vieta l’adozione di carenature, poste sulle ruote, che migliorino le performances aerodinamiche delle vetture, al fine di non permettere il raggiungimento di velocità eccessive tali da pregiudicare il controllo ottimale del veicolo. Nulla esclude però che in futuro, in seguito a nuove possibili limitazioni inflitte ai motopropulsori, si permetterà di compensare significative perdite di potenza con altrettanto significativi perfezionamenti dell’aerodinamica allo scopo di raggiungere le medesime velocità attuali.

Continua…

Mercedes Benz W196 ruote coperte

Mercedes Benz W196 ruote scoperte

Mercedes W196 integralmente carenata (in alto), ovvero a ruote coperte e Mercedes W196 a
ruote scoperte (sopra). Ingrandendo le immagini cliccandoci sopra, si possono apprezzare
le linee morbide e avveniristiche per gli anni ’50.
Immagine tratta da una ricerca sul web. Se siete i proprietari del diritto d’autore dell’immagine,
potete chiederne la rimozione o indicarci il copyright da specificare. Image taken from research
on the web. If you own the copyright of the image, you can request its removal or indicate the
copyright to be specified.

Dietro le limitazioni evolutive della F1

Rubrica: Curiosità della tecnica da corsa

Titolo o argomento: Il regolamento e le limitazioni evolutive della F1

Se immaginiamo la Formula Uno come un’arena, i piloti come gladiatori e le vetture più performanti al mondo come delle belve affamate di asfalto, è facile immaginare quanto i regolamenti possano influenzare lo spettacolo ed il gradimento degli spettatori. Operando variazioni regolamentari è possibile mescolare le carte in tavola e ribaltare situazioni favorevoli per taluni team e sfavorevoli per altri. La ricerca del soddisfacimento degli spettatori, che alimentano un business miliardario, pone quindi in evidenza la questione di effettuare opportune variazioni regolamentari affinché ogni team si dedichi a trovare la soluzione migliore ad ogni problema nel minor tempo possibile. Gli effetti riscontrati sono ottimi soprattutto se si pensa che il pubblico, rassegnato nel vedere meno spettacolo che in passato, segue comunque le gare con la curiosità di sapere chi riuscirà a prevalere sugli avversari. La Formula Uno comunque, a differenza degli spettacoli dell’antica Roma, è una realtà civilizzata ed oltremodo evoluta ragione per cui non tutti i divieti, e le limitazioni subentrate dal 1948 (anno di nascita della massima categoria automobilistica), sono stati sviluppati per ribaltare situazioni di possibile monotonia, bensì anche per conferire la priorità ad un tema risultato dominante in particolar modo dopo i tragici incidenti degli anni ’60, la sicurezza. Le pagine dei regolamenti di decenni di stagioni di Formula Uno sono colme di voci che normalizzano la realizzazione di ogni singola parte della vettura in funzione della sicurezza che ne deriva per il pilota (e per gli spettatori presenti sulle tribune). Al contrario le pagine degli annuari di analisi tecnica delle monoposto sono colme di nostalgiche immagini di soluzioni ingegneristiche di rilievo puntualmente limitate o abolite. Questo perchè la FIA, in seguito all’enorme esperienza maturata, definisce “costruzione pericolosa” una monoposto in grado di raggiungere eccessive velocità di percorrenza in curva. Nonostante i tracciati più moderni degli ultimi anni siano caratterizzati da grandi vie di fuga, chi regolamenta il circus deve tener conto della presenza, in calendario, di tracciati con scarse, se non assenti, vie di fuga. Prima degli anni ’60 il regolamento della Formula Uno si basava su due soli canoni, regolamentare la costruzione delle monoposto sia a vantaggio della tecnica, per stimolare la ricerca di nuove soluzioni, sia a vantaggio dello sport, cercando di offrire ai piloti mezzi il più possibile equivalenti. Solo in seguito il regolamento incontrò una espansione via via crescente delle norme ponendo una rigorosa attenzione nel definire e limitare ogni minimo dettaglio che potesse influenzare il limite delle prestazioni e, di conseguenza, la sicurezza. Oggi il regolamento della F1 si basa su molti più temi che in passato. Il primo, neanche a dirlo, è proprio il tema della sicurezza seguito dall’imparzialità, la conservazione dei nomi storici (squadre, costruttori, aziende coinvolte), la riduzione dei costi ed il divertimento da assicurare al pubblico. Vediamo di seguito alcuni esempi storici di divieti nati in seguito a clamorose evoluzioni tecniche.

Continua…

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Attenzione: la versione integrale del mio articolo relativo al regolamento ed alle limitazioni evolutive della F1, è stata pubblicata sulla rivista di divulgazione scientifica Newton (numero di Aprile 2012) il cui sito web è: www.newtonline.it. Chi desidera ordinare un numero arretrato può contattare il servizio abbonamenti di Newton al numero: 02-76391923.

Dalla Mercedes di Fangio alla Ferrari di Alonso

Newton Cover 04/12. Image’s copyright: Ri.Do Servizi Editorali.