Carlos Sainz - Ferrari F1-75
F1. Nello scritto odierno, mettiamo a confronto due soluzioni completamente diverse di sospensione anteriore, che tuttavia stanno offrendo ottimi risultati in pista. Prendendo in esame gli schemi sospensivi, pull rod per Red Bull e push rod per Ferrari, cercheremo di andare svolgere un’indagine sulla cinematica delle vetture in questione.
Osserviamo innanzitutto l’orientamento dei bracci sulla RB18. Si nota chiaramente che partendo dall’attacco alla ruota, salgono sino a raggiungere la scocca mostrando un’inclinazione verso l’alto. Discorso diverso per quanto riguarda la F1-75 visto che, la posizione reciproca dei due triangoli, superiore e inferiore, risulta inclinata verso il basso con una leggera convergenza quando si avvicina al telaio.
Fin qua nulla di troppo complicato. Tenendo presente quanto detto, però, risulta interessante comprendere le conseguenze delle soluzioni quando le vetture scendono in pista. Qui subentra un discorso relativo ai centri di rollio delle monoposto. Senza entrare troppo nello specifico, utilizzando termini tecnici che potrebbero solamente appesantire la lettura, diremo che questo centro di istantanea rotazione, attorno al quale ruota lo pneumatico quando lo spostamento è verticale, si ottiene prolungando i bracci della sospensione fino a trovare un punto d’incontro.
Considerando quest’ultimo ed il punto di intersezione della mezzaria della ruota con il terreno, facciamo passare una retta: il punto di intersezione creato con la mezzaria della monoposto stessa è proprio il centro di rollio. Tutto risulterà più semplice con un’immagine:
Tale centro ha un enorme utilità pratica. La sua posizione, infatti, definisce vari comportamenti della vettura che determinano poi l’utilizzo della gomma. Un aspetto quindi fondamentale alla luce della gestione relativa ai compound su una vettura di F1. L’ultima parola sul grip ce l’hanno proprio loro. Lo schema sospensivo utilizzato da molti anni nella massima categoria del motorsport è quello dei due triangoli sovrapposti, che in termini più tecnici si chiama “a quadrilatero basso”.
Tuttavia, tale scenario, risulta uno dei pochi a non offrire un recupero di “camber fisso”. Per recupero di camber intendiamo l’abilità di un qualsiasi schema di mantenere stabile l’inclinazione statica della ruota. Il disegno in sé non influenza questo parametro, quindi bisogna ricorrere alla progettazione di una determinata geometria.
Lo schema a quadrilatero più semplice, peraltro completamente inutilizzato, è il parallelogramma, dove i quattro lati sono congruenti a due a due. Per ottenere una geometria che conservi il camber assegnato alla gomma c’è bisogno che i bracci abbiano lunghezze e inclinazioni differenti.
Con queste definizioni in testa ritorniamo ora alla pratica. Innanzitutto più i triangoli sono convergenti e più il centro di istantanea rotazione sarà vicino alla mezzaria. Minore è questa distanza, maggiore sarà il recupero della campanatura. Osservando la sezione centrale della Red Bull nella foto a seguire, notiamo che i due triangoli non tendono a convergere e sono piuttosto paralleli. Il centro di rotazione è quindi molto lontano dalla mezzaria. Ora, conoscendo la posizione di questo punto, è più facile fare delle considerazioni sul centro di rollio discusso in precedenza.
Tale centro sulla RB18 risulta più abbassato. L’informazione ci suggerisce che la distanza verticale tra centro di rollio e centro di massa della vettura stessa sarà maggiore. Questo intervallo si trasforma nel braccio delle forze d’inerzia: in altre parole posiamo definire la sospensione più morbida.
Dopo il primo round del mondiale 2022, la mera gestione delle mescole è sembrata migliore in casa Ferrari. Potremmo spiegare questo fenomeno asserendo che la configurazione più morbida adattata sulla RB18 apre la porta ad una variazione della carreggiata più importante. Fattore, questo, che potrebbe usurare maggiormente gli pneumatici. Tuttavia, portare in temperatura le gomme è tutt’altro che una scienza esatta e il risultato finale dipende da vari fattori: sospensioni, bilanciamento e aerodinamica.
Allo stesso modo, analizziamo il progetto F1-75, esiste una differenza sostanziale: i due triangoli della Ferrari hanno diversa inclinazione, risultando, come detto, convergenti. Ciò farà sì che il centro d’istantanea rotazione si trovi decisamente più vicino all’asse di simmetria della vettura e, di conseguenza, porterà ad un centro di rollio più alto. Elemento che determina una minor distanza verticale dal centro di massa.
In questo modo si ottiene una vettura più reattiva nei cambi di direzione, poiché le forze d’inerzia avranno un braccio minore sul quale agire. Una caratteristica importante che ha già portato un bel vantaggio sulla vettura di Maranello, monoposto molto agile in questo scenario.
Una sospensione di base più rigida consente di ammorbidire gli elementi variabili della sospensione avvantaggiando la gestione gomme. Dato che possiamo facilmente osservare nella telemetria creata da FUnoAnalisiTecnica, dove viene messo a confronto il giro push tra Leclerc e Verstappen nella Q3 del Bahrain.
Esiste poi un’altro fattore da considerare durante le fasi di “cornering“: i centri d’istantanea rotazione vanno a variare la loro posizione nello spazio e di conseguenza avviene lo stesso con il centro di rollio: tale fenomeno viene detto “migrazione del centro di rollio”. Qui la situazione si complica, ma non solo per chi legge, anche per gli stessi reparti tecnici.
Questo perchè risulta particolarmente difficile realizzare modelli matematici dove venga presa in considerazione tale panorama, tenendo presente che riuscire a mantenere il più stabile possibile questo punto geometrico durante le fasi di cornering porta notevoli vantaggi.
Le squadre limitano questo fenomeno differenziando la lunghezza dei triangoli superiori e inferiori. Se osserviamo accuratamente l’immagine precendente della F1-75, notiamo come il braccio inferiore risulta più lungo di quello superiore. Anche sulla Red Bull avviene la stessa cosa, solo in modo meno marcato.
La RB18 è stata costretta ad alcune scelte tecniche per garantire la necessaria rigidezza strutturale ad una nuova sospensione. Lo schema pull-rod, infatti, è stata una carta che il team austriaco ha deciso di giocarsi per riuscire ad aprirsi nuove soluzioni che potessero fornire un ingente vantaggio.
Approfittiamo, in ultima istanza, per analizzare brevemente anche il progetto Mercedes che adotta una schema push-rod. I grigi hanno deciso di estremizzare il concetto proposto da Ferrari e far convergere maggiormente i due triangoli. Come abbiamo visto in precedenza, tale situazione porta ad avere un centro di rollio più alto e conseguentemente a implementare una sospensione ancora più rigida.
Come detto per Ferrari, questa decisione offrirà una monoposto molto reattiva nei cambi di direzione. Fattore riscontrato attraverso gli on-board della W13, dove i piloti delle frecce d’argento hanno potuto disporre di una vettura molto puntata (caratteristica data in parte anche dal setup scelto) che consente di prendere l’apice della curva con molta decisione.
Foto: Oracle Red Bull Racing – Scuderia Ferrari – Mercedes AMG F1 Team