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Il gruppo turbina/compressore montato sul motore della Ferrari 059/3, come più volte annunciato sulla stampa e ripreso anche da questo blog, è molto piccolo di dimensioni rispetto a quello utilizzato da Mercedes e di Renault. Siamo sicuri che gli ingegneri di Maranello siano così sprovveduti da aver fatto un’ errore del genere? Purtroppo, il gruppo turbocompressore Honeywell installato sullo 056/3 non lo si è mai visto ma dalle indiscrezioni raccolte, da chi l’ha potuto osservare, sembra una turbina classica come layout: ingresso tangenziale, statore con palette fisse che indirizzano il flusso radialmente e poi girante con palette ad ingresso radiale ed uscita assiale. Statore e girante realizzati in inconel, così come i collettori di scarico ed il tubo di scarico finale a valle della turbina.
Siamo sicuri sia veramente una turbina classica e che la Ferrari abbia sottodimensionato questo particolare? F1Analisitecnica risponde con No a questa domanda.
Abbiamo fatto parecchie ricerche coinvolgendo anche un ex ing. motorista della Ferrari scoprendo cose molto interessanti nel riguardo del turbocompressore utilizzato dall’equipe Ferrari diretta da Marmorini.
Dietro a quel groviglio di tubi che si può notare dalle foto della Power Unit ,si potrebbe celare il vero e proprio concetto innovativo nel progetto dell’endotermico sovralimentato.
I gas di scarico ” per mezzo di una chiocciola via via sempre più restringente investono radialmente una turbina e la fanno girare, uscendo assialmente la quale fa girare un’altra turbina chiamata compressore che pesca aria assialmente e la espelle a pressione controllata in modo radiale. Più è grande la girante, più la velocità periferica è maggiore e avremo maggiore quantità d’aria espulsa, ma inerzia maggiore e quindi più fatica a farla muovere ( turbo lag). dietro questo piccolo accessorio c’e un’idea tutta nuova e brevettata dalla Honeywell che è l’attuale e molto probabilmente il futuro fornitore della Ferrari. Questo modello potrebbe essere un prototipo Honeywell realizzato sfruttando la tecnologia DualBoost-monostadio.
Cosa si è inventata la Honeywell?
Per prima cosa cerchiamo di spiegare brevemente la differenza che esiste tra una turbina assiale e una radiale. Si dice turbina radiale quando il liquido scorre dall’interno all’esterno (o viceversa) rispetto all’asse di rotazione della turbina; assiale quando il liquido scorre lungo l’asse di rotazione della turbina.
In campo automobilistico le turbine assiale non sono utilizzate massivamente in quanto teoricamente, secondo l’ing. Mauro Forghieri, hanno un ottimo rendimento solo con una portata d’aria molto elevata che non sembra esserci sufficientemente nei V6 da 1600 cc con afflusso di benzina limitato dal regolamento.
Per la prima volta nella storia automobilistica, DualBoost utilizza una turbina assiale più comunemente si trova in applicazioni aerospaziali. Gli ingegneri americani sono riusciti a fare in modo che i gas di scarico investano la turbina , non dall’estremità esterna( radialmente) , ma il più possibile nella stessa direzione dei gas di uscita e cioè in modo assiale. In questo modo i gas investono quali totalmente le pale della turbina e non solo nella zona esterna.
Le turbine assiali consentono di raggiungere velocità specifiche superiori, consentendo più piccole dimensioni per lo stesso flusso, riducendo così inerzia fino al 40 per cento.
Ma non sono finite qui le innovazioni di questo modello di turbocompressore.
Dalla parte del compressore si sono inventati il raddoppio della girante, a parità di diametro si ottiene una portata d’aria molto maggiore consentendo cosi, minore diametro–>minore inerzia–>minore turbolag ma conseguentemente maggiore portata d’aria.
Gli ingegneri Honeywell sono riusciti, con questa tecnologia innovativa, ad avere una pronta risposta del turbo a bassi regimi ( diametro piccolo) e riuscire ad avere gli stessi vantaggi che si sarebbero avuti utilizzando turbina più grande( doppia chiocciola ). Riassumendo in semplici parole:maggiore potenza, maggiore coppia, minori consumi.
Compressore Turbina
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| Arancione – Standard Rotor Verde – Dual Boost |
E allora dove è il deficit Ferrari?? Per ora sono due le criticità importanti che hanno rilevato a Maranello: i collettori di scarico e la parte ibrida.
I tecnici Ferrari,secondo indiscrezioni degli addetti ai lavori,stanno già lavorando alla prossima Power Unit che avrà, come nome di progetto 060 in quanto la FIA non ha permesso per questa stagione nessun intervento sul motore di quest’anno che presenta diversi errori progettuali significativi.
I vantaggi della P.U Mercedes rispetto a quella Ferrari li possiamo schematizzare in 3 punti:
- Mercedes ha realizzato un impianto di scarico razionale, in cui la lunghezza dei condotti di scarico non è identica in quanto questo è un fattore ininfluente su un motore turbo. Piuttosto hanno lasciato spazio per installare una coibentazione che mantiene i gas caldi massimizzandone così l’energia cinetica e aumentando le prestazioni della turbina. In Ferrari, per inseguire la chimera dei condotti di scarico di indentica lunghezza, questi sono stati realizzati con un percorso tortuoso ed ingombrante tanto da impedire inizialmente l’installazione della coibentazione. Questo fattore è stato trascurato dai tecnici Ferrari che hanno reputato inizialmente ininfluente la perdita di potenza che ne sarebbe conseguita: ora con le scarse prestazioni della PU, invece, sono tornati sui loro passi ma la FIA ha impedito la modifica dell’impianto di scarico rinviando così le modifiche all’anno prossimo
- Mercedes ha razionalizzato la posizione del compressore ponendolo ben distante dalla turbina (in pratica hanno giustamente allontanato la parte fredda da quella calda), mentre il gruppo turbocompressore Ferrari è molto compatto e il compressore è molto vicino al turbo tanto da penalizzarne le prestazioni
- L’efficienza del motore Mercedes in termini di consumo, potenza e coppia rispetto a Ferrari è dovuta al fatto che i tedeschi riescono a sfruttare per molto più tempo sul giro i sistemi elettrici rispetto alla parte termica, sembra perché non hanno problemi a caricare le batterie ed a gestire le temperature di queste ultime.
di Sponton Cristiano e Fabio Rossi
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