Sospensioni F1: Mercedes e Red Bull rischiano grosso! Cosa dice la FIA, cosa imporrebbe il regolamento

Le sospensioni sono uno tra gli elementi meccanici più complessi che si possono trovare in Formula 1. Le telecamere in genere inquadrano alettoni, scarichi, pance, flap ma non si concentrano molto su ciò che connette il corpo della monoposto con le ruote.

In questo articolo parleremo di sospensioni, perché ultimamente sono un elemento sotto la lente d’ingrandimento della FIA.

Analizzeremo il concetto di sospensione, come funziona e come si può settare, per poi passare a tre tipi di sospensioni meccaniche che hanno fatto discutere, tra cui le sospensioni attive della Williams, il sistema FRIC e l’ultima innovazione portata dalla Mercedes. Utilizzeremo un po’ di fisica e un po’ di meccanica, ma faremo anche degli esempi per rendere il tutto più chiaro e semplice, infine analizzeremo come il regolamento si sia adattato alle varie innovazioni cercando di evitare troppi squilibri sulla griglia.

Che cos’è una sospensione e come funziona

Partiamo con una semplice definizione: “La sospensione è un organo meccanico, composto da 3 elementi fondamentali, che connette il corpo vettura con le ruote”.
Adesso possiamo andare più nello specifico definendo questi tre elementi.

Le Molle

Sono il secondo pezzo fondamentale delle sospensioni e hanno la funzione di trasferire energia assorbendo o riflettendo le forze. Quando si ha un trasferimento di peso, la molla ha il compito di assorbire la forza generata evitando di far scomporre la vettura per poi rilasciarla quando questa torna in condizioni normali. Non bisogna pensare che questo componente in Formula 1 sia la classica molla di forma spirale, ma per essere precisi sono barre di torsione che risultano meno ingombranti e forse più efficienti delle classiche molle.

La Barra Anti-Rollio

Quelli elencati fino ad adesso sono gli elementi che si possono trovare ad ogni lato della vettura, mentre la barra anti-rollio hanno la funzione di connettere la parte sinistra e la parte destra, con le rispettive molle, dei due assi della vettura. Detto in modo più semplice queste barre connettono la sospensione anteriore sinistra con la sospensione anteriore destra (antirollio anteriore) e la sospensione posteriore sinistra con la sospensione posteriore destra (antirollio posteriore). Dal nome si capisce che queste barre hanno la funzione di limitare il rollio della vettura durante una curva (spiegheremo meglio dopo i fenomeni di rollio e beccheggio), ma per capire meglio a che cosa servono, facciamo un esempio.
Siamo al volante di una vettura da Formula 1 e stiamo percorrendo il rettilineo, arriviamo ad una curva a sinistra in cui è presente un cordolo. Freniamo per impostare la curva, e poi sterziamo. In questo preciso istante tutto il peso della vettura si sposta dal lato sinistro verso quello destro e quando andiamo a percorrere il cordolo con la ruota anteriore sinistra ci accorgiamo che la vettura risponde in modo perfetto e non ci da problemi di percorrenza.
Ecco, durante questa curva, è entrata in gioco la barra antirollio che è riuscita a limitare il fenomeno del rollio e al tempo stesso ha contenuto le irregolarità dello sterzo, perché una ruota aveva le vibrazioni del cordolo, mentre l’altra no. Quindi quando siamo nel punto di corda della curva, le barre antirollio diminuiscono gli spostamenti della vettura e al tempo stesso cercano di bilanciare il peso verso l’interno, perché altrimenti sarebbe solo ed esclusivamente verso l’esterno.
Spero che molti tifosi Ferrari adesso riescano a capire perché Sebastian Vettel, durante le qualifiche del Gran Premio di Singapore, non riusciva a fare un giro veloce con la barra antirollio rotta. In sostanza quando percorreva la curva doveva limitare la velocità e al tempo stesso cercare di controllare autonomamente il rollio della vettura.
Possiamo adesso dare delle informazioni molto importanti sull’assetto meccanico di una monoposto.

Come le molle influiscono sul comportamento della vettura

Anteriore
– Morbide: danno una maggiore aderenza in curva, diminuiscono il sottosterzo (quando l’anteriore perde aderenza prima del posteriore), ma necessitano di una maggiore altezza da terra della monoposto e inoltre diminuiscono la reattività aumentando il sovrasterzo ( quando il posteriore perde aderenza prima dell’anteriore).
– Dure: la vettura risulta molto più reattiva e l’altezza da terra può essere molto minore, ma aumentano il sottosterzo, il consumo gomma e diminuiscono l’aderenza quando la monoposto passa su un cordolo.

Posteriore
– Morbide: aumentano la trazione in uscita e l’aderenza del retrotreno, ma necessitano di una vettura più alta e producono sottosterzo.
– Dure: la vettura sarà molto più reattiva sull’asse posteriore, ma ciò implica una perdita di trazione con maggiori possibilità di pattinamento e minore aderenza in percorrenza di curva.
Come detto prima, le barre antirollio lavorano assieme alle molle e per questo si comportano esattamente allo stesso modo.

In conclusione bisogna trovare il giusto bilanciamento tra molle e barre antirollio per far sì di avere una vettura ben incollata al suolo, con la giusta altezza da terra, una buona trazione e la giusta reattività. In generale gli ingegneri tendono a ammorbidire le barre antirollio irrigidendo invece le molle sia sull’anteriore che sul posteriore, ma l’ultima parola spetta al pilota e come diceva una bella frase di Ayrton Senna: “Negli sport motoristici, inclusa la Formula 1, si deve sempre trovare il giusto compromesso tra i vari setup e tra i vari effetti che ti danno sulla macchina. Non c’è una procedura standard che ti permetta di mettere a punto l’auto in modo scientificamente corretto”.

Per chiudere la parte teorica dell’articolo è giusto parlare del fenomeno di beccheggio e di rollio che ci saranno utili successivamente per capire come funzionavano le sospensioni “intelligenti”. Dato che sono due fenomeni che si verificano prima, durante e dopo la percorrenza di una curva procediamo con ordine e partiamo con il fenomeno del beccheggio.

Il Beccheggio

La definizione generale ci dice: “Il beccheggio è il fenomeno di oscillazione di un veicolo intorno al proprio asse trasversale”. Detta così ci fa capire poco, ma proviamo con un’immagine.

Quello che vedete evidenziato di verde è l’asse trasversale, quindi il beccheggio si verifica attorno a questa “linea”, ma con una visione laterale possiamo capire meglio come funziona.

Il punto sta ad indicare l’asse trasversale visto di lato, mentre le due frecce indicano il fenomeno del beccheggio. Quando una vettura è in fase di frenata tende ad andare in avanti e quindi il muso si sposta verso il basso, mentre la coda tende verso l’alto (beccheggio in frenata) e questo avviene soprattutto quando le frenate sono violente. Quando però la monoposto esce dalla curva e il pilota preme a fondo il pedale dell’acceleratore, la coda della monoposto si abbassa, mentre il muso della vettura si alza (beccheggio in accelerazione). Tra di due tipi di beccheggio si verifica un altro fenomeno, ovvero quello del rollio che avviene durante la percorrenza della curva.

Il Rollio

La definizione generale ci dice: “Il rollio è l’oscillazione di un veicolo attorno al proprio asse longitudinale”, ma come prima proviamo a capire meglio grazie a delle immagini.

Quello in arancione è l’asse longitudinale e con una visione frontale possiamo capire meglio il fenomeno del rollio.

Il fenomeno del rollio è la tendenza della vettura coricarsi nella direzione opposta rispetto alla curva. Quando il pilota gira a destra sulla vettura agisce una forza che la porta verso sinistra, mentre quando lo sterzo va verso sinistra la forza agente ha la sua direzione verso destra.

Detto questo possiamo passare alla parte più interessante dell’articolo, cioè le varie sospensioni innovative, sperando di non avervi annoiato con tutti questi concetti di fisica e meccanica, ma erano necessarie perché sono alla base dei vari sistemi sospensivi.

Sospensioni Attive

Prima cosa da dire è che il beccheggio e il rollio sono le due “bestie nere” per l’assetto meccanico, in quanto se si presentano in maniera eccessiva disturbano la guida del pilota.
Il concetto di sospensione attiva è molto semplice, dei sensori posti vicini alle 4 ruote, raccogliendo alcuni dati, inviano informazioni ad una centralina che modifica l’altezza e l’impostazione della vettura rendendola adatta alle varie situazioni in cui si trova. La prima scuderia ad adottare questa soluzione fu la Lotus. La scuderia per cui ha corso Ayrton Senna fu la prima a presentare il progetto di sospensioni attive.

La vettura del 1987, la 99T, presentava già un primitivo sistema di sospensioni intelligenti guidate da una centralina. I sensori inviavano alla centralina i dati riguardanti la velocità, la frenata, l’angolo di sterzo, l’accelerazione laterale e quella verticale. La centralina convertiva gli impulsi elettrici e inviava un segnale ad una specie di contenitore che li traduceva in pressione idraulica da inviare ai vari ammortizzatori attraverso quattro tubi indipendenti. La vettura manteneva quindi sempre un’altezza ideale dal suolo e questo fece la differenza nelle vittorie in circuiti disconnessi come Monaco e Detroit.
Dopo la prima parentesi Lotus, parliamo del 1993, anno in cui la Williams FW15C stracciò gli avversari. Se la Lotus aveva installato un sistema controllato da una centralina, quello della Williams fu un vero e proprio salto nella tecnologia. Il principio era identico, l’altezza della vettura si modificava a seconda della situazione e risultava sempre ottimale, ma questa volta il controllo era in mano al pilota che attraverso un bottone sul volante poteva scegliere se alzare o abbassare il muso della monoposto a seconda della necessità di più o meno carico e limitare il beccheggio in frenata e in accelerazione. Anche dal muretto box però potevano modificare l’assetto della vettura e questo fece si che le due vetture guidate da Damon Hill e Alain Prost fossero imprendibili sul giro secco (rifilavano in media 1,5 secondi agli avversari), mentre in gara furono leggermente più attaccabili, poiché quando il computer andava in tilt o smetteva di funzionare la monoposto diventava inguidabile.

La FIA bandì questo tipo di sospensioni e non se ne è più sentito parlare fino al 2014.

FRIC: “Front and Rear Interactive Control”

Il FRIC è un sistema di connessione interna che mette in collegamento i quattro “angoli” della monoposto correggendo quindi i fenomeni di beccheggio e di rollio. Questo dava un grosso vantaggio alle monoposto perché permetteva al pilota di avere una guida più pulita e più fluida con meno errori.
Il funzionamento del FRIC è molto più semplice, poiché con delle tubazioni, in cui scorre l’olio idraulico, si mettono in comunicazione tra loro gli elementi destri e sinistri degli assi anteriore e posteriore, ma nello stesso tempo, si collegano gli elementi di un lato con quelli del lato opposto. Lo spostamento dell’olio idraulico, da una sospensione all’altra, permetteva alla vettura di contrastare le variazioni di altezza degli assi nelle fasi di frenata e accelerazione, ma anche di contrastare il rollio durante la percorrenza delle curve.

A dir la verità il FRIC era in Formula 1 dal 2008, ma nel 2014 molti team avevano iniziato a lamentarsi perché sostenevano che la W05 della Mercedes avesse un sistema di interconnessione troppo sviluppato che dava loro un vantaggio enorme.

LE ULTIME TROVATE DI MERCEDES E RED BULL

Giungiamo così all’ultimo caso, cioè le sospensioni Mercedes che hanno fatto scattare tutte queste proteste.
Iniziamo con le vetture del 2012, che molti ricorderanno per quell’orribile scalino. Nel 2013 fu adottato un vanity panel, una specie di tappo che aveva la funzione di coprire quello scalino per rendere più gradevole alla vista le varie monoposto. Nonostante le vetture dell’epoca turbo abbiano il muso più basso questo pannello è rimasto nelle monoposto soltanto per motivi estetici.

Lo spazio tra il muso e il pannello però è stato inutilizzato fino alla fine del 2015, quando la Mercedes ha trovato un modo per occuparlo.
La scuderia di Stoccarda ha introdotto una specie di elemento idraulico che consente alla vettura di abbassarsi sull’anteriore beneficiando di vantaggi aerodinamici. In sostanza sarebbero una sorta di sospensioni attive che lavorano sull’anteriore permettendo di passare da un assetto normale ad un assetto “picchiato” (assetto rake) in cui l’anteriore è più inclinato rispetto al posteriore. Il video qui di seguito ci permette di capire come funziona questo sistema e come il particolare sia connesso con un altro piccolo contenitore cilindrico all’interno della vettura che ne permette il funzionamento.

[youtube height=”438″ width=”780″]https://www.youtube.com/watch?v=gbh5Mso5iwU[/youtube]

Il vantaggio in termini prestazionali è enorme. Paddy Lowe, in un’intervista a Motorsport, ha spiegato che il sistema era una sorta di arma in più: “Questo ci permette di sperimentare per ottenere una piattaforma aerodinamica esattamente come la vogliamo. E’ più difficile da realizzare di quanto non fosse con il FRIC, ma in realtà si ottiene la stessa cosa”.

L’ingegnere inglese della Mercedes ne ha spiegato anche l’utilizzo e il funzionamento: “Si tratta di mantenere un buon bilanciamento della macchina nei diversi punti del circuito, e nelle diverse velocità in curva. Vuol dire sfruttare al meglio il pacchetto aerodinamico con il miglior equilibrio alle alte e alle basse velocità e nelle varie fasi di percorrenza di una curva”.
In sostanza è una fusione tra le sospensioni attive della Williams e il FRIC. Infatti le sospensioni della Williams lavoravano in modo separato, mentre in quelle Mercedes la sospensione sinistra lavora in perfetta sincronia con quella destra.

Adesso prima di parlare di cosa ne “pensa il regolamento” e di come sta andando avanti la battaglia della Ferrari, soffermiamoci un secondo a chiederci: “Quali sono i vantaggi aerodinamici?”
I vantaggi sono enormi! Il fatto di poter gestire il fondo della vettura a proprio piacimento permette di poter gestire anche la propria velocità di punta e l’aderenza della monoposto in curva. Il fondo vettura basso consente una maggiore velocità, ma una minore aderenza, mentre un fondo vettura alto aumenta l’aderenza a discapito della velocità. Adesso pensate ad una vettura in grado di alzarsi o abbassarsi a seconda delle situazioni e capirete perfettamente quanto questo possa essere vantaggioso, infine ti da la possibilità di scaricare un po’ l’ala anteriore perché le sospensioni potranno modificare l’altezza delle vettura e quindi anche la sua aderenza.

Cosa dice il Regolamento?

Questa domanda se la sono posti un po’ tutti, in particolare la Ferrari che, tramite Simone Resta, capo progettista della Scuderia di Maranello, ha inviato una lettera a Charlie Whiting, come apprendiamo da F1AnalisiTecnica. Resta avrebbe chiesto chiarimenti sul sistema di sospensioni della Mercedes e della RedBull che, secondo lui, violavano l’articolo 3.15 della sezione tecnica del Regolamento. L’articolo in questione parla appunto dell’influenza aerodinamica e dice: “Con l’eccezione dei condotti (tipo il sistema S-Duct) descritti nell’articolo 11.4, ogni specifica parte della vettura che influenza la performance aerodinamica:
a) Deve aderire alle regole relative al corpo vettura;
b) Deve essere fissata rigidamente con tutta la parte sospesa della vettura (fissata rigidamente significa che non ha nessun grado di libertà).
Nella lettera, il progettista di Maranello, secondo alcune fonti, avrebbe esplicitamente paragonato le sospensioni presenti sulle future W08 e RB13, al sistema FRIC abolito dal 2014.

La FIA avrebbe risposto dicendo che sospensioni che influenzano la performance aerodinamica di una monoposto probabilmente saranno abolite. La Ferrari ha chiesto spiegazioni su quel “probabilmente”, mentre Charlie Whiting ha inviato una lettera a tutte le squadre dicendo che le sospensioni che influenzano l’aerodinamica saranno abolite.

Insomma anche il 2017 inizia con alcune incomprensioni regolamentari. Senza schierarsi a favore o contro una determinata scuderia, il regolamento tecnico della F1 sembra mostrare ancora una volta alcuni zone grigie.

Sappiamo tutti che le scuderie di vertice con enormi possibilità di sviluppo possono arrivare a creare l’inimmaginabile ma la Federazione dovrebbe farsi trovare più pronta in situazioni come questa.
Dicendo “probabilmente” la Ferrari non sa se proseguire sullo sviluppo di questo tipo di sospensioni, che richiede investimenti e molto tempo per la messa a punto, mentre Mercedes e RedBull, visto che le hanno già, possono sviluppare soluzioni più semplici aspettando poi la decisione di Whiting.

Senza schierarsi nè per RedBull/Mercedes nè per Ferrari, certo è che un regolamento più chiaro farebbe comodo a tutti e forse quello attuale… andrebbe riscritto, partendo da un bel foglio bianco!