Tecnologia legata alla F1

Anzitutto voglio ringraziare per lo spazio che mi è stato concesso e per l’opportunità di poter chiarire le idee ai lettori interessati alla comprensione dello sviluppo e della progettazione tecnica delle auto da corsa, attraverso una rubrica tecnica che verrà proposta atraverso la piattaforma giornalistica f1analisitecnica.com sulla tecnologia legata alla F1.

Ci tengo a precisare, in prima battuta, che il sottoscritto, pur essendo nato a Maranello ed avendo frequentato la scuola Ferrari, non è laureato in ingegneria, bensì è diventato un tecnico nel corso della sua carriera durata 11 anni in Ferrari. Ho dunque avuto l’onore e il piacere di lavorare nel reparto sperimentazione e sviluppo motore F1 Ferrari alle dipendenze di ingegneri del calibro di Gilles Simon, Luca Marmorini e Mattia Binotto. Vi è inoltre da sottolineare che precedentemente alla mia esperienza, mio padre ha lavorato anch’esso come tecnico in F1, ma alle dipendenze di ingegneri come Mauro Forghieri e del manager Daniele Audetto all’interno del reparto progettazione e sviluppo motore Lamborghini F1.

Quindi provengo da un’esperienza personale e da una famiglia che conosce molto bene le epoche di sviluppo della vettura, dell’aerodinamica, degli pneumatici, ma soprattutto del motore. Nelle settimane che seguiranno avrò dunque il piacere di raccontare al lettore come si progetta un’auto da corsa, dai suoi componenti più semplici fino ad arrivare alle strutture più complesse, sfatando miti e leggende attorno al nostro lavoro.

– Tecnologia legata alla F1

Come primo argomento, concedetemi la possibilità di presentarvi una mia chiave di lettura della tecnologia legata alla F1 che certo sono convinto che contrasterà in prima battuta con il pensiero comune, ma che sono sicuro che al termine dell’articolo vi illuminerà. Spesse volte sento parlare i fan della F1 e della Ferrari di un luogo comune che valuta negativamente la differenza tra le auto degli anni ‘70 e quella degli anni ‘80 rispetto ai concetti progettuali attuali, proponendo con convinzione che questa epoca sia stata la migliore per la ricerca tecnica. Perdonatemi se non concordo con la vostra chiave di lettura, ma vi espongo i motivi della mia tesi.

Anzitutto, bisogna sapere che nel campo automobilistico sportivo non si inventa nulla, ma si portano concetti già sviluppati in altre aree di ricerca e le si applica all’automobile, con la speranza che queste possano adattarsi alle richieste e alle esigenze dei progetti, delle piste e dei piloti. Ma questo non avviene solo per l’automobilismo, bensì per qualsiasi campo di ricerca tecnologica.

Ad esempio, recentemente si è festeggiato l’allunaggio avvenuto esattamente 50 anni fa, il 20 luglio 1969 (mentre il primo passo sulla luna avvenne il 21 luglio, sei ore dopo l’allunaggio), ma se studiamo la storia scopriamo che lo sviluppo e la progettazione del razzo multistadio a propellente liquido, denominato Saturn V, avvenne per mente del barone tedesco Wernher Magnus Maximilian von Braun, che trasferì tutte le sue conoscenze belliche acquisite a seguito dello sviluppo dei missili denominati Vergeltungswaffe 2 (arma di rappresaglia 2 o più comunemente V2) che durante la seconda guerra mondiale furono utilizzate dall’esercito tedesco contro i suoi avversari più diretti, e che in Gran Bretagna avevano causato la morte di 2.754 persone e il ferimento di 6.523.

La stessa procedura avviene in maniera del tutto similare anche nei campi di ricerca e sviluppo delle aree inerenti la vettura, l’aerodinamica, gli pneumatici e i motori delle macchine da competizione e di F1. Per trovare la tecnologia legata alla F1 vi sembrerà strano, ad esempio, scoprire che l’ideazione e la creazione delle prime gallerie del vento risalgono addirittura agli anni precedenti il 1894, e che gli studi sui profili aerodinamici della traiettoria e delle interferenze risalgono proprio a più di un secolo fa, ma che solo a partire dalla metà degli anni ‘60 attraverso l’utilizzo delle ali mobili, poi verso la fine degli anni ‘70 con le wing-car (cioè auto progettate sfruttando l’idea di un’enorme ala rovesciata), si è iniziato ad estremizzare il concetto dell’aerodinamica sulle auto da corsa e ad utilizzare le gallerie del vento per studiare i profili delle monoposto.

Come vi sembrerà strano scoprire che i primi freni a disco derivano da una curiosa ricerca della Good Year: infatti, la società americana possedeva una miniera e aveva dovuto risolvere un problema di frenaggio dei carrelli. Lo scartamento di quella decauville era così ridotto, e tanto stretti i carrelli, che era stato necessario studiare un freno che non portasse il tamburo; nacque così il primo freno a disco, che passò poi dalla miniera all’aeroplano, che lo perfezionò (il freno a disco fu brevettato nel 1902 ad opera di Frederick William Lanchester, a Birmingham), e infine all’automobile a partire dagli anni ‘50.

In particolare, la prima vettura a montarlo in serie fu la Citroën DS, nel 1955.

E ancora, quanti lettori e appassionati della F1 parlano solamente di aerodinamica, senza sapere quanta ricerca e quali affascinanti sviluppi sono stati condotti nel campo della metallurgia?

Nel corso degli anni si è infatti passati dall’acciaieria pesante agli acciai bianchi. Nelle vetture da corsa si è così diffuso l’impiego del titanio, che pesa all’incirca il 45% in meno dell’acciaio, e della lega di magnesio con zinco e zirconio, che pesa il 33% in meno dell’alluminio. E si è passati all’utilizzo dell’electron, l’ergal, il silumin, e il nimonic per le valvole, e del bronzo e il rame per componenti come i semi cuscinetti e sedi valvole, mentre altri materiali sono stati utilizzati e abbandonati, come ad esempio il berillio.

E parallelamente si è ampliata la ricerca nel consumo e utilizzo dei carburanti, tant’è vero che il primo supercarburante commerciale italiano, di produzione della Shell, risalente al 1929, conteneva il 10% di alcol, mentre al tempo delle sanzioni del 1974, quando l’Italia si trovò privata delle importazioni di benzina, proprio la Shell italiana con i suoi tecnici elaborò una sorta di carburante nazionale, composto all’85% da alcol etilico e metilico con l’aggiunta di un po’ d’etere di petrolio e di benzolo.

Oggi invece abbiamo motori che grazie all’implemento delle tecnologie ibride garantiscono velocità superiori ai precedenti motori V8 aspirati che consumavano 1,7 litri/km, con minori consumi e garantendo la potenza non prodotta dal motore a combustione mediante la struttura elettrica, che funziona mediante ricarica della batteria che a sua volta avviene mediante il movimento stesso dell’auto (le batterie si ricaricano in fase di frenata).

Insomma, limitare il fascino delle auto da corsa alla sola diversificazione delle carene è quantomeno riduttivo, soprattutto se si pensa che prima del 1978 la conoscenza e la possibilità di studiare componenti aerodinamici non era alla portata di tutti i team, che quindi provavano nei campi di battaglia le loro idee, avendo come unico dato di riferimento il cronometro e l’esperienza empirica.

Oggi, invece, se si è arrivati ad avere auto sempre più simili tra loro è perché la continua ricerca ha fatto si che la conoscenza in determinate aree diventasse sempre più affinata. Grazie alla tecnologia legata alla F1 l’utilizzo dei dati è sempre più comune, come ad esempio nel campo dell’aerodinamica, mentre si sottovaluta l’effetto e quindi lo studio e lo sviluppo delle leve che determinano l’altezza da terra, della torsionalità del telaio, della ricerca metallurgica, della ricerca nel campo motoristico, in quello gommistico, eccetera, tutti fattori che vanno poi secondariamente ad influire sull’aerodinamica, rendendo per altro i distacchi tra le auto da corsa sempre più minimi (basti pensare che negli anni ‘70 erano frequenti distacchi tra la pole position e gli inseguitori anche oltre il secondo, mentre ora la qualifica si gioca nel filo dei decimi, se non addirittura dei centesimi di secondo).

Per comprendere quanto la ricerca in altri campi ha aiutato gli ingegneri addetti allo studio aerodinamico, è sufficiente prendere come esempio il progetto della Ferrari F92A, che non ebbe successo. Perché? Semplice, perché all’epoca la conoscenza strutturale dei materiali compositi come ad esempio la fibra di carbonio non permetteva un corretto utilizzo del fondo, che si torceva a seguito delle dinamiche di utilizzo in pista della vettura. Se si fosse utilizzata la conoscenza che si ha oggi dei materiali compositi e delle leve che garantiscono una costante altezza da terra dell’auto da corsa, è probabile che anche la F92A sarebbe diventata un’auto vincente.

Spesse volte sento sollevarsi critiche nei confronti del regolamento tecnico relativo ai motori ibridi, ma anche in questo caso mi sento in dovere di puntualizzare che dietro a tali scelte ci sono strategie di mercato che garantiscono posti di lavoro non solo a chi produce auto, ma anche a chi produce carburanti, ad esempio, e garantisce un arricchimento di conoscenza che può poi essere trasferita nelle auto di serie per tutti i costruttori di automobili nel mondo. Chi sa, ad esempio, che i pistoni e le bielle del motore sono in gran parte prodotte da aziende austriache per tutte le case automobilistiche presenti nel panorama mondiale?

Ecco perché abbiamo deciso di aprire questa rubrica sulla tecnolgia legata alla Formula 1 sfruttando una testa giornalistica che si occupa in prevalenza di divulgazione tecnologica: per non perdersi in semplici congetture e per arricchire la nostra conoscenza tecnica sulle automobili da corsa, valutandole anche per settori poco dibattuti. Certo non tutto ciò che fa parte della mia conoscenza dell’automobile e della progettazione può essere divulgato, dato che come diceva Enzo Ferrari:

“Che il pubblico sappia certe novità importa poco, ma fra i lettori ci sono anche i concorrenti e allora la faccenda è diversa”.

Quindi è normale che non utilizzerò terminologie troppo ingegneristiche per spiegare concetti complessi, resi semplici attraverso anni di studi e di ricerche, né fornirò dati ingegneristici di cui certo sono a conoscenza, ma devono rimanere segreti per motivi di professionalità. E già che ci siamo sfatiamo anche un altro mito che aleggia da sempre nel mondo della ricerca automobilistica e nell’immaginario collettivo del lettore.

Gli ingegneri, regolarmente laureati all’università, non hanno le conoscenze sufficienti per sviluppare un componente o per comprenderne il suo comportamento. Un’ingegnere si limita a fare un calcolo delle probabilità, ma è sempre la ricerca pratica che da le risposte. Di questo se ne occupano i tecnici, cioè il ruolo che ho ricoperto in tanti anni di esperienza in Ferrari e prima di me mio padre, entrambi in F1, e infine i piloti nei circuiti del campionato del mondo di Formula 1.

Perché come disse Enzo Ferrari: “Tutte le teorie sono valide e accettabili quando trovano il conforto della sperimentazione pratica, e questa si fa soltanto con le corse e nelle corse, con i loro collaudi irrazionali, aberranti, compiuti dai piloti che non rispettano nessun limite allo sfruttamento del mezzo meccanico di cui dispongono”.

Autore: Fulvio Conti

Foto: Quadis – Citroen – Shell – Wikipedia