In attesa delle presentazioni delle vetture e dei primi test in pista che avranno luogo a Barcellona a fine febbraio, la stagione 2017 di Formula 1 sta entrando nel vivo e in questi giorni sta tenendo sempre banco il chiarimento della Federazione internazionale sul tema delle sospensioni.
Ma in questo articolo vogliamo soffermarci sull’altro Team a cui Ferrari potrebbe aver creato dei problemi con quella lettera di chiarimento alla FIA di inizio dicembre: stiamo parlando del Team Mercedes.
Prima di entrare nel dettaglio della soluzione che il Team tedesco aveva pensato di utilizzare sulla vettura con cui correrà la prossima stagione di Formula 1 è bene andare a spiegare macroscopicamente come funzionava la tanto chiacchierata sospensione idraulica 2016 e come gli ingegneri anglo-tedeschi sono riusciti a collocarla sulla W07 Hybrid.
La sostituzione della molla con l’idraulica in varie zone della sospensione è un concetto noto da diversi decenni in quanto è stato sviluppato sulle automobili di serie e adottato all’epoca delle sospensioni attive nei primi anni ’90 in Formula 1. Sebbene queste ultime siano vietate dal regolamento, e che questo non sia il caso della Mercedes, poiché il Team tedesco non ha utilizzato gli elementi elastici veri e propri della sospensione oleopneumatici, ma solo lo smorzatore, è bene ampliare il discorso e capire quali problemi potrebbero esserci utilizzando questa tipologia di terzo elemento. La modalità tramite la quale si possa realizzare un elemento elastico sfruttando il fluido idraulico è comunque tutt’oggi la medesima. Poiché il fluido idraulico è entro certi limiti incomprimibile (la sua comprimibilità è espressa dal modulo di Bulk che ne fornisce la contrazione volumetrica per unità di volume a fronte di una variazione di pressione), non può quindi essere utilizzato come elemento elastico se non per connettere l’ammortizzatore ad un accumulatore caricato a gas (azoto) che diventa l’elemento elastico vero e proprio del sistema. Quest’ultimo componente Mercedes lo aveva inserito nella pancia destra della W07 Hybrid 2016 come si può ben vedere dall’immagine in basso (cilindro nero).
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| Foto @ScarbsTech – GP d’Italia 2016 – Mercedes W06 Hybrid |
L’accumulatore non è altro che un serbatoio metallico a membrana o a pistone caricato di azoto prima dell’utilizzo, e che durante il funzionamento (con fluido idraulico nell’impianto) aumenta la sua pressione anche fino a qualche centinaio di bar.
Ma quali altri fattori distinguono una sospensione “meccanica” da una idraulica?
La caratteristica elastica di un ammortizzatore a gas segue, anziché una caratteristica forza-spostamento lineare di una molla a compressione ad elica cilindrica, una legge politropica pV^k=costante: ne consegue che la sospensione potrebbe risultare cedevole per scuotimenti piccoli per poi diventare estremamente rigida per grandi scuotimenti. Se il sistema fosse correttamente dimensionato in termini cinematici (bracci di sospensione) e idraulicamente (zona di lavoro lungo la politropica) questo potrebbe non essere necessariamente un problema ed anzi porterebbe ad una soluzione veramente vincente potendo “giocare” maggiormente con la caratteristica forza-spostamento ora non più lineare. Ed è proprio quello che ha cercato di fare Mercedes (e anche Force India) con la sua sospensione anteriore 2016.
Entrando più nel particolare, è auspicabile che l’accumulatore a gas sia posizionato in una zona soggetta a contenute variazioni di temperatura per non variarne la pressione di funzionamento (un innalzamento di temperatura tenderebbe ad aumentare la pressione di pre-carica del gas trattandosi di un sistema a volume costate) oppure che il sistema sia collegato ad opportuni sistemi di compensazione termica. E la parte bassa delle pance di una vettura di Formula 1 è una delle zone più lontane da deleterie fonti di calore. Negli anni ’90 ad esempio l’accumulatore (che funzionava a diverse centinaia di bar di pressione) veniva installato proprio sotto il sedile del pilota in quanto era una zona piuttosto stabile termicamente ed anche molto protetta; quello utilizzato da Mercedes è un sistema molto utile anche per variare velocemente l’altezza da terra della vettura per modifiche quasi istantanee degli assetti ai box: variando la pressione di funzionamento dell’impianto (cambiando il valore di pressione di pre-carica dell’azoto, ad esempio) è possibile infatti variare velocemente l’altezza da terra della sospensione;
Per quanto riguarda invece la regolazione dello smorzamento, una sospensione idraulica rimarrebbe praticamente invariata rispetto ad una sospensione meccanica in quanto, semplicemente applicando degli strozzatori al condotto di connessione ammortizzatore-accumulatore, è possibile regolare la caduta di pressione a fronte di una data velocità di scuotimento.
Mercedes sulla W07 aveva la possibilità di controllare precisamente tramite un “computer idraulico” la parte destra e sinistra dell’anteriore e cosi anche al posteriore, riducendo al minimo il rollio della vettura. Un bilanciamento perfetto in termini di movimenti del telaio dovuti ai trasferimenti di carico fa sì che la monoposto possa garantire un’impronta ideale su tutti e quattro gli pneumatici contemporaneamente, generando quindi un perfetto sfruttamento degli stessi con range inarrivabili per tutti gli altri Team che non utilizzavano un sistema simile. In questo paragrafo si può ben capire quale era quindi la principale differenza tra il sistema utilizzato da RedBull e quello utilizzato dal Team campione del mondo 2016; se RedBull aveva nella sua sospensione anteriore (ma si pensa che anche al posteriore ci fosse qualcosa di simile) un attuatore idraulico con scopi puramente aerodinamici (scopo: diminuire l’angolo di attacco di tutto il corpo vettura nei rettilinei per ovviare alla scarsa potenza della Power Unit Renault), il sistema utilizzato da Mercedes era più “classico” e senza componenti della vettura cosi evidenti asserviti all’aerodinamica della vettura. Quale è la differenza in soldoni? Nella difficoltà a dimostrare che una soluzione è illegale e l’altra no; dimostrare che il sistema Mercedes andasse a recuperare energia per poi cederla successivamente (sono questi i sistemi sospensivi messi al bando dalla FIA nel chiarimento di Charlie Whiting), secondo le ultime informazioni che abbiamo raccolto, non è cosi semplice ed è per questo che sia Mercedes che Force India si sentono tuttora molto tranquille.
Uno dei principali problemi che Mercedes ha dovuto affrontare per poter installare questa soluzione sono stati gli ingombri in quanto un sistema completamente idraulico richiedeva uno spazio non indifferente per essere installato sull’anteriore.
Per farlo hanno sfruttato una delle tante aree grigie del regolamento tecnico e in questo caso specifico gli articoli interessati sono quelli in cui si tratta del telaio e in special modo il Disegno 5; similarmente a RedBull, il Team Mercedes ha lavorato molto sulla sezione A-A che da regolamento doveva avere almeno delle dimensioni minime di 300 x 275 mm. Sezione che Mercedes non ha rispettato se si guarda la parte anteriore della vettura senza l’ormai classico Vanity Panel utilizzato da molti Team per eliminare “esteticamente” quello scalino concesso dal Regolamento Tecnico tra le due sezioni. Mercedes ha sfruttato una lacuna del regolamento tecnico che non definisce precisamente in quanti pezzi si possono comporre le varie sezioni imposte dal regolamento tecnico. Il Team tedesco arriva alla sezione minima imposta solamente con il Vanity Panel montato che è un elemento quindi strutturale e non solo di copertura. Questa modifica era necessaria per poter ampliare la “piattaforma” piana dove poter alloggiare tutti gli elementi della particolare sospensione anteriore.
Ma ora passiamo alla
vettura tedesca 2017 (verrà presentata giovedì 23 febbraio sulla pista di Silverstone con annesso filming day). Dalle informazioni raccolte negli ultimissimi giorni
il Team Mercedes aveva pensato di portare in pista una versione di sospensione che andasse ad unire i vantaggi della sua soluzione 2016 (evoluta) con quelli della soluzione RedBull 2016, qualcosa di ancora più performante rispetto alla specifica della W07. Questo perchè nel 2017, sentendo anche alcuni addetti ai lavori, sembra sia importante utilizzare una vettura con rake accentuato, assetto però mai utilizzato negli ultimi tre anni dagli ingegnere del Team tedesco. Ma perchè servirebbe avere vetture con angoli di rake piuttosto accentuati? Il tutto è legato alle
nuove dimensioni dell’ala posteriore in versione 2017,
larga ben 950 mm (contro i 750 mm della versione 2016) e
con un’altezza limite di soli 800 mm al di sopra del piano di riferimento (contro i 950 mm della versione 2016). Queste misure ci indicano che
l’ala posteriore in versione 2017 potrebbe risultare meno efficiente rispetto alla versione 2016 poiché essendo in una posizione più bassa andrà a raccogliere nella sua parte alta gran parte del flusso turbolento proveniente dell’anteriore della vettura. Flusso che invece sulle auto 2016 passava al di sotto dell’ala posteriore.
Le auto con i maggior valori di rake del 2016, come Red Bull e McLaren,
sarebbero quelle meno penalizzate poiché grazie ad un maggior angolo tra la parte anteriore e posteriore della vettura avrebbero più possibilità di “schiacciare” il flusso turbolento al di sotto dell’ala, aumentando cosi l’efficienza di generazione del carico aerodinamico dell’ala posteriore.
Il chiarimento di Charlie Whiting ha comportato quindi anche a Mercedes dei problemi poiché a quanto abbiamo capito, il nuovo sistema potrebbe essere considerato dalla FIA non completamente legale. Ma allora perchè Mercedes si sente molto tranquilla? Perchè i tecnici tedeschi avrebbero un piano B legale, il cosiddetto passo indietro concentrandosi solo sull’evoluzione del sistema sospensivo 2016.
E a quanto capito è proprio quello che stanno facendo per evitare qualsiasi problema in caso di nuovo reclamo Ferrari durante il primo weekend della stagione in Australia. Lo studio sulla nuova sospensione 2017 Spec era in fase molto avanzata ma il chiarimento della Federazione ha stoppato le intenzioni degli ingegneri Mercedes e quindi, sulla W08 a quanto capito, verrà installato un sistema più simile a quello utilizzato nella passata stagione. Sistema che rispetta pienamente il regolamento tecnico e che non è stato “intaccato” dal chiarimento che la Federazione ha inviato ai team in queste ultime settimane. E’ proprio per questo motivo che in casa Mercedes regna una certa tranquillità in quanto a differenza di RedBull partono da una soluzione completamente legale, cosa che non si può dire per il Team anglo austriaco che sta velocemente riprogettando le sospensioni delle propria RB13 a poche settimane dai primi test di Barcellona.
