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F1 / Motori 2026 e aerodinamica attiva: rischi e opportunità

Nell’ultima settimana sono trapelate diverse informazioni circa quella che sarà la nuova generazione di power unit ibride per la Formula 1 a partire dal 2026, che dovrebbe portare all’ingresso nel Circus di Porsche e Audi al fianco di Mercedes, Ferrari e Renault. Si è appreso così che la Formula 1 dirà addio all’MGU-H, il motore nonché generatore elettrico accoppiato con il turbocompressore per il recupero dell’energia termica e cinetica residua nei gas di scarico, componente che presenta elevati costi di ricerca e realizzazione. Per contro verrà aumentata da 120 a 350 kW la potenza del o degli MGU-K, il motogeneratore elettrico che eroga potenza direttamente alle ruote motrici, passando così dagli attuali 163 ai futuri 475 cavalli della sola parte elettrica. L’ambiguità nella dicitura deriva dal fatto che non vi sia ancora certezza sul numero e sulla collocazione del/degli MGU-K, se uno solo al retrotreno o due elementi su entrambi gli assi.

L’aumento della potenza elettrica innescherà una serie di cambiamenti nelle vetture anche al di fuori del solo campo della power unit. In particolare, diventerà ancor più impellente il bisogno di limitare l’incremento del peso minimo delle vetture, che nel 2022 toccherà la soglia record di 790 kg senza carburante a bordo. Con la crescita della potenza ibrida andrà infatti a salire anche il dispendio di energia elettrica a parità di durata dello sfruttamento della parte ibrida, essendo l’energia spesa data dal prodotto di potenza per peso, semplificando fortemente l’equazione. Un maggior dispendio di energia elettrica si ripercuote nella necessità di incrementare la capacità del pacco batterie, quindi l’energia stoccabile al suo interno, portando così ad un significativo aumento del peso della batteria stessa e per riflesso dell’intera monoposto.

La strategia che il reparto tecnico della Formula 1 sembra voler intraprendere è di ridurre la resistenza all’avanzamento delle vetture, in particolare la resistenza aerodinamica, per limitare i consumi energetici e con essi l’energia da accumulare nel pacco batterie, riducendone così la capacità e il peso. La necessità di abbattere il peso delle vetture scaturisce però anche dalle novità sul fronte del motore termico, dato che nel 2026 la Formula 1 adotterà carburanti rinnovabili per abbattere le emissioni di CO2. I nuovi carburanti avranno però il limite intrinseco di un minor potere calorifico rispetto a quelli attuali, motivo per cui la FIA aumenterà o abolirà il limite sulla massima portata di carburante introducibile nel motore, per evitare che si assista a un’eccessiva riduzione della potenza sprigionata dalla combustione. Il maggior dispendio di carburante si tradurrà tuttavia in un incremento della benzina da imbarcare a bordo, accrescendo ulteriormente il peso delle vetture in condizioni da gara.

Aerodinamica e sospensioni attive
L’obiettivo dei tecnici del Circus pertanto è di abbattere la resistenza aerodinamica all’avanzamento per ridurre i consumi e il peso connesso allo stoccaggio di energia, chimica per il carburante ed elettrochimica per la batteria. Acquista così corpo la possibilità di assistere nel 2026 ad un largo impiego dell’aerodinamica attiva, con la possibilità di modificare in corsa la configurazione aerodinamica delle monoposto per abbassare la resistenza all’avanzamento in rettilineo, per poi ritornare a livelli maggiori di carico in curva.
L’aerodinamica attiva potrà essere implementata attraverso profili ad incidenza variabile tanto sull’ala anteriore quanto su quella posteriore, dove attualmente è già presente il DRS. Tuttavia, si sta progressivamente facendo strada anche l’ipotesi delle sospensioni attive, commentata dal Team Principal della Red Bull Christian Horner: “Se il sistema fosse standard, sarebbe addirittura conveniente”. Durante l’epoca di massima espressione delle sospensioni attive in Formula 1 all’inizio degli anni ’90, si vide infatti come i vantaggi risiedessero nella stabilizzazione della piattaforma aerodinamica, più volgarmente identificata come corpo vettura, quindi l’assieme di telaio, fondo ed appendici alari.

Il sistema prevede la presenza di attuatori idraulici agenti direttamente o indirettamente su ciascuno dei puntoni o dei tiranti di ogni ruota, i braccetti obliqui della sospensione al cui movimento corrisponde una variazione dell’altezza da terra della vettura. Attraverso il loro controllo si vanno a contrastare i movimenti di rollio e beccheggio, ossia le rotazioni del corpo vettura attorno ai diversi assi, indotte dalle accelerazioni sperimentate in curva, trazione e frenata. Si può così contenere la naturale alterazione del bilanciamento aerodinamico della vettura in marcia e prevenire l’insorgere dei fenomeni di stallo, a cui corrisponde una repentina perdita di carico aerodinamico e di aderenza. L’effetto ultimo è la possibilità di una progettazione più accurata e un miglioramento dell’efficacia del fondo vettura nella generazione di carico, a cui è associata una resistenza aerodinamica sensibilmente più bassa rispetto al carico sprigionato dalle ali. Basti pensare che la Williams FW15C del 1993, provvista di sospensioni attive ottimizzate, avesse un rapporto deportanza/resistenza migliorato del 12% rispetto alla progenitrice, la FW14B, nonostante il cambio regolamentare che avrebbe dovuto generare l’effetto opposto.

Tramite le sospensioni attive si può così andare a ridurre la resistenza aerodinamica a parità di carico generato, abbattendo i consumi energetici e con essi il quantitativo di carburante e le dimensioni della batteria, limitando l’aumento di peso delle vetture 2026. Volendo inoltre, le sospensioni attive potrebbero inoltre essere controllate direttamente dal pilota con regolare l’altezza da terra del corpo vettura e in casi estremi per mandare parzialmente o completamente in stallo il diffusore in rettilineo, riducendo istantaneamente la resistenza aerodinamica al pari del moderno DRS.

I limiti della rigenerazione
L’aerodinamica e le sospensioni attive potrebbero così permettere alle nuove monoposto di ridurre la resistenza all’avanzamento, ma in parallelo potrebbero essere sfruttate anche per aumentare il carico e l’aderenza in frenata. Il tema è strettamente collegato al dibattito circa il numero degli MGU-K o più comunemente dei motogeneratori elettrici. Potrebbe infatti essere abbandonata l’ipotesi iniziale di installare un secondo MGU-K sull’asse anteriore per rigenerare energia in frenata da tutte e quattro le ruote, con il secondo scenario che vedrebbe la rigenerazione da un solo MGU-K al posteriore, che si accollerebbe quindi i 350 kW di potenza rigenerante posta come obiettivo, necessaria per sopperire all’assenza dell’energia rigenerata dall’MGU-H che andrà a scomparire.

La strategia è quindi di assicurare che sull’asse posteriore vi sia quanto più a lungo possibile una potenza frenante superiore a 350 kW, così che la potenza in eccesso rispetto a quella rigenerabile dall’MGU-K venga dissipata dai comuni freni a disco. Guardando ai dati forniti da Brembo circa l’ultimo Gran Premio di Russia, 7 delle 10 frenate presenti a Sochi vantano una potenza di frenata superiore ai 1000 kW. Pur con una ripartizione di frenata aggressiva ai limiti dell’irrealistico, supponendo grossolanamente una suddivisione della potenza frenante del 60% all’avantreno e 40% al retrotreno, vi sarebbe comunque una potenza disponibile di 400 kW al posteriore, superiori quindi ai necessari 350 kW.

Il problema scaturisce dal fatto che la potenza frenante vada a calare nel corso della frenata, dal momento che la velocità va a progressivamente a diminuire e con essa il carico aerodinamico e l’aderenza, quest’ultima principale fattore limitante delle prestazioni in frenata. L’esigenza è quella di prolungare l’intervallo di tempo in staccata in cui la potenza frenante al posteriore sia uguale a superiore a 350 kW, così che si possa rigenerare un quantitativo di energia elettrica sufficiente ad alimentare poi la parte ibrida della power unit nel corso del giro. Qualora venisse rigettata la proposta di suddividere la rigenerazione tra due MGU-K montati sui due assi, non resterebbe che aumentare l’aderenza e quindi le prestazioni in frenata sfruttando l’aerodinamica attiva.

Sospensione di giudizio
Archiviata la descrizione delle power unit e delle vetture 2026, per la quale si attendono l’ufficialità e gli annessi maggiori dettagli, chi vi scrive si concede una serie di considerazioni personali di libera condivisione o dissenso da parte del lettore. Il più ampio ricorso all’aerodinamica attiva in sé non è ancora giudicabile puramente come positivo o nocivo, in quanto molto dipenderà dalle modalità e dalla filosofia di implementazione. Da un lato infatti vi è la possibilità che essa venga sfruttata per accrescere il livello assoluto di carico aerodinamico, aumentando l’aderenza, la stabilità in curva e riducendo gli spazi di frenata, elementi che tradizionalmente non vanno di pari passo con lo spettacolo e in particolare con le opportunità di sorpasso. Per contro l’aerodinamica attiva potrebbe anche servire unicamente ad abbattere la resistenza all’avanzamento laddove il carico aerodinamico sia superfluo, mantenendo invece la deportanza massima a livelli pari o inferiori a quelli attuali.

La strategia di attuazione dell’aerodinamica ed eventualmente delle sospensioni attive determinerà inoltre gran parte del risultato finale. Una prospettiva è quella di un comando telecomandato dalla direzione di corsa in determinati punti del tracciato e in contesti prestabiliti, al pari dell’attuale DRS. Vi sarebbe però anche l’opportunità per lasciare il libero arbitrio ai piloti sul controllo dell’aerodinamica, fornendo loro uno strumento in più per fare la differenza e interpretare il tracciato, coniugando vetture dall’alto potenziale tecnologico ad una maggiore esaltazione del pilota. Pensando a come oggi la sfida sia riuscire a percorrere alcune curve senza alzare il piede dall’acceleratore laddove altri parzializzano, così nel 2026 il confronto si sposterebbe nell’affrontare determinate pieghe con l’aerodinamica più o meno scarica, introducendo però delle problematiche sul fronte della sicurezza. A riguardo, ritornano alla mente le immagini del 2011, unico anno in cui la FIA lasciò il libero utilizzo del DRS in qualifica, quando a Silverstone Mark Webber osò a tal punto da affrontare curva 1 con l’ala posteriore spalancata.

In conclusione, una breve considerazione sul tema della standardizzazione. Tra le indiscrezioni trapelate circa le power unit 2026, è presente infatti la standardizzazione del motore termico al di sotto della testata, lasciando invece libero sviluppo per la parte superiore che è quella che influenza maggiormente l’efficienza della combustione. Al pari dell’aerodinamica attiva, molto dipenderà da come tale rivoluzione verrà concepita e quali saranno le ripercussioni.
Tradizionalmente la Formula 1 viene percepita come la massima categoria automobilistica per espressione tecnologia, caratteristica che in molti ritengono veritiera solo se associata alla totale libertà di sviluppo in ogni ambito. Nel corso della storia tuttavia, i campi di ricerca in Formula 1 si sono moltiplicati, dal solo motore quale elemento per fare la differenza, per poi includere progressivamente meccanica, sospensioni, aerodinamica, motori elettrici, batterie e software di gestione dell’energia. I costi si sono così impennati fino a raggiungere cifre insostenibili, rendendo la standardizzazione di alcune aree quasi necessaria per garantire la sostenibilità economica dello sport, oltre che un’effettiva competizione tra squadre con disponibilità economiche sensibilmente differenti.

Nell’ottica del 2026 pertanto, la standardizzazione può rivelarsi uno strumento per abbattere i costi in determinate aree, così che si possano investire risorse altrove su componenti di maggiore rilevanza e in grado di fare la differenza. Qualora alla standardizzazione parziale del motore termico segua una maggior libertà nella realizzazione del motore elettrico, delle batterie, delle relative tecnologie di raffreddamento e del packaging complessivo, essa potrebbe allora essere vista effettivamente quale un male necessario. Se invece alla diffusione dei componenti standard si accompagnerà un regolamento tecnico stringente anche sui componenti definiti come di libero sviluppo, sarebbe il segnale di una Formula 1 che non sarà stata in grado di conciliare l’evoluzione dei tempi con la propria natura.

FP | Carlo Platella

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Fonte: formulapassion.it

Doroteo Cremonesi

Affascinato dal progresso, dalla tecnologia e dall'energia, amante delle automobili

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