Nulla è piú com’era in passato. O quasi nulla. Il 2009 regala alla Formula 1 quelle che probabilmente sono la piú profonde modifiche al Regolamento della sua storia. Se finora per la progettazione di una nuova monoposto gli ingegneri potevano fare riferimento al predecessore, questa volta si tratta di partire… dal foglio da disegno completamente bianco o, rispettivamente, dallo schermo nero del computer. Un’aerodinamica completamente ridefinita, la reintroduzione delle gomme slick non scanalate, nonché l’opzione del sistema di recupero dell’energia cinetica KERS (Kinetic Energy Recovery System) determinano una vera e propria «rivoluzione» nella Formula 1. (continua...)
All’inizio del 2007 la Federazione mondiale FIA aveva istituito l’OWG (Overtaking Working Group) con il compito di studiare possibili modifiche atte a rendere nuovamente piú interessante e avvincente la Formula 1. In altre parole: esaminare come agevolare le manovre di sorpasso.
Il problema maggiore delle moderne vetture di Formula 1 è dato dall’»effetto scia», cioè dal fatto che le vetture in coda alle vetture che le precedono perdono notevolmente in deportanza quando il distacco dalla vettura precedente scende sotto i due secondi. La cosiddetta «dirty air» – cioè la turbolenza e i disturbi aerodinamici prodotti dalla vettura davanti – penalizza pesantemente soprattutto l’effetto dell’ala anteriore provocando una marcata tendenza al sottosterzo della vettura in scia. Ragion per cui i sorpassi pratica-mente avvengono piú in funzione della strategia dei pit-stop che in pista. Dopo aver analizzato il problema con una notevole serie di test e sperimentazioni nella galleria del vento, nonché con simulazioni di flusso computerizzate l’OWG infine propone una riduzione del carico aerodinamico, correlata ad un aumento del grip meccanico: la downforce viene ridotta del 40 per cento circa.
Ciò comporta drastiche modifiche in particolare all’aerodinamica delle vetture: l’ala anteriore cresce in larghezza da 1400 millimetri (pari alla larghezza della vettura) a 1800 millimetri (come la carreggiata anteriore) ed è ribassata rispetto alla configurazione precedente. Anche all’ala posteriore che si erge piú stretta e piú alta bisognerà… fare l’occhio. Al di là di questi aspetti, il Regolamento limita al minimo l’uso di appendici aerodinamiche, deflettori e prese d’aria. Il risultato delle nuove specifiche è un look assolutamente inedito delle monoposto.
Per Willy Rampf, Coordinatore Tecnico del BMW Sauber F1 Teams e responsabile del concept della BMW Sauber F1.09, e per Walter Riedl, Managing Director di BMW Sauber AG a Hinwil nonché responsabile del Reparto tecnico e dello Sviluppo della nuova macchina, si tratta di una sfida particolare: "Sviluppare e realizzare una nuova vettura di Formula 1 è sempre molto challenging, ma questa volta tutto è stato ancor piú emozionante, poiché abbiamo dovuto ricominciare da zero nel vero senso della parola", dice Rampf. In funzione del ritorno alle gomme slick, cioè prive di scanalatura, e della adozione facoltativa del sistema KERS, assume particolare importanza la distribuzione dei pesi.
"Ovviamente il passaggio dalle gomme scanalate alle slick significa anzitutto una maggiore aderenza, ma comporta anche uno spostamento complessivo del grip stesso sull’avantreno, cioè: a causa della mancanza del battistrada le gomme anteriori acquistano in superficie e quindi in aderenza rispetto a quelle posteriori», spiega Rampf. Ciò significa che sia nella distribuzione dei pesi che nel bilanciamento aerodinamico sarà necessario uno «spostamento in avanti".
Un compito tutt’altro che semplice, in particolare in combinazione con il KERS, dal momento che il dispositivo comporta un aumento del peso e, di conseguenza, gli ingegneri possono «giocare» meno sulla zavorra. Inoltre sarà necessario trovare soluzione per il posizionamento dei componenti del KERS stesso, come il motore elettrico/generatore, la batteria e la centralina, al fine di eliminare gli eventuali influssi negativi sull’aerodinamica e al contempo assicurare un sufficiente raffreddamento del sistema.
Di tutti questi aspetti è stato necessario tenere conto nella progettazione della concezione di base della vettura con la definizione di parametri quali il passo, la ripartizione dei pesi, la posizione di motore e cambio, la configurazione e le dimensioni del serbatoio, nonché il posizionamento dei componenti del KERS. "Dal momento che la vettura si differenzia in maniera così importante dal suo predecessore, siamo partiti con i primi concept-studies già nel mese di febbraio, cioè con due mesi di anticipo rispetto al solito e ancor prima del debutto in gara della F1.08", dice Rampf parlando di questa insolita situazione. "Il nostro obiettivo era quello di realizzare una macchina con la maggiore efficienza aerodinamica possibile recuperando il piú possibile in termini di carico aerodinamico perso in funzione delle nuove specifiche del Regolamento."
A una prima fase, nella quale sono stati esaminati diversi concept per i quali si trattava di valutare l’interazione di diversi fattori, come il bilanciamento aerodinamico, la sollecitazione delle gomme e la distribuzione del peso, è quindi seguita la fase di ottimizzazione. Particolare attenzione è stata dedicata dai tecnici aerodinamici allo sviluppo dell’ala anteriore, che influisce sul flusso d’aria per tutta la vettura. Sulla base di impegnativi calcoli fluidodinamici (CFD) con l’ausilio di un supercomputer, già nel mese di febbraio gli specialisti del BMW Sauber F1 Team hanno studiato il funzionamento e l’effetto dell’ala anteriore e in particolare l’inter-azione con il fondo della vettura. "Il fatto di non poter piú far passare il flusso d’aria attraverso i turning vanes rende molto piú complesso il nostro compito", spiega Walter Riedl. "Un’ulteriore limitazione imposta dal Regolamento è data dalle precise specifiche riguardanti la parte centrale dell’ala anteriore, che restringono ulteriormente le possibilità di intervento degli ingegneri. Il risultato è un imponente alettone anteriore a tre elementi, che caratterizza in maniera determinante l’estetica delle monoposto. Nella sezione esterna esso sarà dotato di diversi elementi aggiuntivi che hanno lo scopo di far passare il flusso d’aria in maniera efficiente intorno alle ruote anteriori: riducendo la quantità d’aria che impatta sulle ruote in movimento, infatti, si diminuiscono le turbolenze non controllate."
Un’altra novità è che il Regolamento prevede dei flap nell’ala anteriore, con i quali il pilota potrà regolare l’incidenza – anche questo un intervento volto a facilitare l’avvicinamento della vettura in scia e facilitare i sorpassi. Ma questo è solo l’inizio dell’intenso lavoro dei tecnici. Spiega Riedl: "La complessità dell’interazione tra l’alettone anteriore e le ruote anteriori scoperte offre un grande potenziale per ulteriori sviluppi. Segnatamente in questo campo con la F1.08 abbiamo acquisito molti dati preziosi". Radicalmente cambiata risulta l’estetica del musetto delle monoposto, ora piú alto e soprattutto molto piú largo rispetto al predecessore: una variante che dopo molte sperimentazioni si è rivelata la piú valida nella combinazione con la nuova ala anteriore.
Un’altra grande sfida tecnica imposta dal nuovo Regolamento riguarda il concept di raffreddamento, essendo state abolite le prese d’aria lamellari nel cofano motore. Nella sezione posteriore, quindi, il flusso dell’aria passa attraverso un’apertura tra cofano motore e cambio. Il flusso d’aria riveste un’importanza particolare, poiché l’aria calda riscalda tutti i componenti contigui. Se finora la performance di raffreddamento poteva essere variata mediante le ciminiere degli scarichi o il dimensionamento delle prese d’aria, adesso le uniche aperture consentite sono i fori di passaggio per gli scarichi e le sospensioni.
Ma non è tutto: anche gli elementi del sistema KERS, infatti, devono venir raffreddati. Mentre le batterie alloggiate in maniera molto compatta nelle pance vengono mantenute alla giusta temperatura dal flusso d’aria, la centralina KERS, posizionata nella pancia destra della vettura, dispone di un sistema di raffreddamento integrato.
Le pance stesse davanti sono alte e non sono rastremate e spioventi come in passato verso la parte posteriore. Dal momento che l’aria di scarico calda non può piú fuoriuscire attraverso le ciminiere o aperture lamellari, è necessario un maggior volume della coda, compreso il cofano motore, al fine di garantire un flusso d’aria ottimale anche nella sezione posteriore della vettura. Posteriormente, l’alettone sarà completamente nuovo sia per quanto riguarda la configurazione sia per quanto riguarda la posizione. Per quanto riguarda le dimensioni, la larghezza è ridotta da 1000 mm a 750 mm, mentre l’altezza aumenta passando da 800 mm a 950 mm. Questa specifica del Regolamento è mirata a ridurre le turbolenze e i disturbi aerodinamici che influenzavano il comportamento delle vetture in scia. In particolare saltano all’occhio i supporti laterali («end tracts»), la cui configurazione ha un effetto importante sull’efficacia dell’alettone. La riduzione della deportanza influirà sull’assetto aerodinamico delle vetture. "Rispetto al passato, nella stagione 2009 su molti piú circuiti dovremo girare con downforce massima", spiega Rampf.
Meno visibile a prima vista, invece, è la modifica prevista dal Regolamento per il diffusore: esso risulterà arretrato rispetto alla posizione precedente (vicino all’asse delle ruote posteriori) e le sue dimensioni saranno piú lunghe e alte (rispetto al suolo) evitando un’interazione diretta con l’elemento inferiore dell’alettone, in modo da ridurre l’effetto suolo e quindi il carico aerodinamico.
Nello sviluppo delle sospensioni il passaggio alle coperture slick rappresenta un aspetto di centrale importanza. I primi riscontri effettuati con le gomme non scanalate, che offrono molta piú aderenza rispetto agli pneumatici precedenti, risalgono all’estate, quando Bridgestone ha messo a disposizione per la prima volta le gomme slick per i test. Subito si è visto che la distribuzione del peso sarebbe stata un fattore determinante. Sull’avantreno si trattava soprattutto di valorizzare appieno il potenziale delle gomme nelle diverse situazioni di guida. Inoltre si tratta di offrire al pilota un buon feedback grazie alla ottimizzazione della cinematica e a una elevata rigidezza.
Se rispetto alla F1.08 l’avantreno ha subito modifiche contenute, il retrotreno è stato completamente ridisegnato in funzione delle nuove caratteristiche degli pneumatici. Da un lato l’obiettivo era quello di ottenere una migliore motricità e al tempo stesso sfruttare il potenziale di sollecitazione sulla spalla della gomma in uno spettro particolarmente ampio; dall’altro lato la F1.09 doveva conservare l’ottima stabilità in frenta del suo predecessore. Naturalmente gli ingegneri hanno curato con grande attenzione il contenimento del peso della vettura attraverso l’ottimizzazione di numerosi componenti, senza tuttavia scendere a compromessi in fatto di rigidezza.
"Tre settori sono stati prioritari nello sviluppo della F1.09: l’aerodinamica, la valorizzazione ottimale delle gomme e l’integrazione del KERS. Su di essi sin dall’inizio abbiamo puntato la nostra attenzione lasciando confluire nello sviluppo anche le molte esperienze e i molti dati raccolti nella stagione precedente. La F1.09 concentra in sé tutto il know-how di una squadra altamente motivata che si impegna a fondo per centrare anche nella quarta stagione gli ambiziosi obiettivi che ci siamo posti", riassume il Managing Director Walter Riedl.