F1 | Ecco dov’è la potenza della Power Unit Mercedes

Formula 1 Sport

Hywel Thomas, direttore del programma power unit F1 di Mercedes, l’ha detto senza mezzi termini. La maggiore sensibilità alla potenza si ha all’inizio di un rettilineo e non alla fine. Le capacità di trazione ed accelerazione e la spinta che conferisce il propulsore in uscita di curva sono quindi una delle chiavi fondamentali della performance. È in questa fase dove avere più potenza, e quindi più spinta e più accelerazione, consente i maggiori guadagni in termini di tempo sul giro. La velocità di punta a fine rettilineo diventa quindi una semplice conseguenza. Una motricità efficiente consente, infatti, di raggiungere velocità più alte in minor tempo. Una volta raggiunta questa “fase alta” (che in Formula 1 si può definire tale sopra i 300 km/h) il prosieguo dell’accelerazione rimane una questione di equilibrio tra la potenza agli alti regimi espressa dalla Power Unit e la forza di attrito aerodinamico prodotta dalla vettura, ma in termini di tempo sul giro la differenza in fase alta è molto minore rispetto alla fase di trazione. La scelta di prediligere i primi metri di un rettilineo rispetto alla parte finale è così premiante che, addirittura, l’extra potenza fornita dall’MGU-K (163 cavalli) viene regolarmente tagliata nell’ultima fase di un tratto dritto per risparmiare carica elettrica nella batteria ed usarla nella fase di trazione successiva, innescando il cosiddetto fenomeno del “clipping”. Il clipping a fine rettilineo era particolarmente evidente sulla power unit Ferrari del 2019, con una altissima velocità di punta raggiunta molto presto nei rettilinei ma che poi tendeva a scendere in maniera sensibile nell’ultima parte del tratto dritto. Mercedes, invece, nella stagione passata tendeva ad avere una accelerazione più costante e con meno picco nella fase iniziale, con un clipping poco evidente nei metri antecedenti la successiva staccata. Quest’anno per Mercedes le cose sembrano (da quanto abbiamo visto finora almeno) cambiate in maniera significativa. La qualifica del Gran Premio d’Ungheria ci aiuta a ricavare un confronto indicativo tra le performance del 2019 e quelle del 2020, anche sul fronte Power Unit.

Perché l’Hungaroring fornisce dati indicativi per i confrontiIl vantaggio di fare valutazioni sulle power unit coi dati raccolti sul circuito di Budapest, rispetto a quello austriaco, è rappresentato da una serie di variabili che in Ungheria rendono il confronto, anche tra stagioni diverse, più omogeneo. Anzitutto l’altitudine di Zeltweg, oltre i 700 metri, con una densità minore dell’aria, rende la performance del propulsore estremamente dipendente dalla capacità di evacuare calore del sistema di raffreddamento. Un sistema di raffreddamento spinto al limite potrebbe entrare in difficoltà ad una quota come quella austriaca, costringendo gli ingegneri a limitare la potenza erogata dall’unità propulsiva in una stagione, mentre il progetto successivo potrebbe non soffrire di tali problematiche. L’altitudine dell’Hungaroring quasi a livello del mare garantisce che non ci siano limitazioni su questo fronte. Per quanto riguarda il setup, poi, la pista di Budapest è un tracciato praticamente a “scelta obbligata”, dove maggiore è il carico aerodinamico e migliore è la prestazione. Ciò a differenza dell’Austria, dove il tracciato consente una maggiore gamma di assetti parimenti efficienti ma che prediligono aspetti peculiari e che quindi aggiungono variabili da interpretare nel confronto dei dati. In Ungheria, come detto, le opzioni sono molto limitate e ciò fa sì che anche i dati raccolti in annate diverse siano confrontabili in maniera più affidabile ed indicativa. Le differenze da scorgere sul fronte Power Unit sono da ricercare con una maggiore profondità, non essendo una pista da lunghi rettilinei, ma con una analisi approfondita si può capire le variazioni più significative di erogazione della potenza.
L’analisi delle accelerazioni longitudinaliLavorando sui dati raccolti nella scorsa stagione ed in questa, dopo un complesso processo matematico sui dati della velocità, è stato possibile ricavare i dati delle accelerazioni longitudinali della vettura lungo la pista e metterli a confronto.

Il grafico in alto mostra la parte positiva delle accelerazioni longitudinali espresse in scala di G (la parte negativa riguardante le frenate non è interesse di questo studio). E qui si vede la cosa più importante: ogni qualvolta la W11 esce da una curva e va in trazione ha un picco di accelerazione superiore a quanto faceva registrare la W10. Le differenze sono comprese tra 5 e 19 centesimi di G, che, per quanto possano sembrare irrisorie, sono numeri che fanno una importante differenza in Formula 1. Per dare l’idea 10 centesimi di G equivalgono ad una accelerazione superiore a 3.5 km/h ogni secondo, per cui un paio di secondi con quella differenza di accelerazione significano ben 7 km/h di differenza di velocità. Ecco quindi che ritroviamo nella realtà le parole di Thomas: la fase più sensibile alla potenza e che genera il maggiore guadagno in termini di tempo sul giro è la fase di trazione, non quella di allungo. Le velocità di punta di W10 e W11 infatti sono finora state molto simili, ma è lo spunto in trazione a fare grande differenza. Ci sono anche 3 tratti in cui la W10 ha effettivamente un’accelerazione maggiore rispetto alla vettura 2020, ma andando a verificare, sono proprio quelle curve a velocità medio alta dove la W11 ha già una percorrenza notevolmente più veloce e quindi necessita di un’inferiore accelerazione in uscita.
Anche le cambiate avvengono a giri motore più altiAnalizzando anche i giri del motore (grafico inferiore), si nota un’altra cosa interessante e cioè che se nel 2019 in uscita dalle curve lente le cambiate avvenivano mediamente tra gli 11.700 e i 11.900 giri al minuto, in questa stagione tale regime è più alto, tra i 11.950 e i 12.150 giri al minuto. Anche il riattacco dei giri motori a cambiata effettuata è più alto sempre di circa 250 giri rispetto all’anno passato. C’è da dire che questa sarebbe una stranezza: il regolamento ha una limitazione al flusso di carburante definita per 10.500 giri al minuto del motore, e generalmente quello è il punto in cui le squadre cercano di avere la massima potenza del propulsore e attorno a cui, quindi, avvengono le cambiate. Quest’anno per Mercedes sembra che la massima potenza, o quantomeno il centro delle cambiate, si sia spostato verso un regime più alto di circa 250 giri al minuto, nonostante il flusso di carburante sia costretto a 100 kg/h costante da 10.500 giri al minuto in poi.
Provando a tirare le somme, appare evidente che, a valle dell’exploit del motore Ferrari tra fine 2018 e 2019, in Mercedes si sia lavorato molto sul fronte Power Unit ed in special modo sulla concentrazione della potenza in uscita di curva e trazione. I numeri raccontano di una W11 che su un circuito tortuoso come quello di Budapest riesce a produrre un picco di accelerazione più alto praticamente in ogni fase di trazione rispetto all’anno passato. Ovviamente solo a Toto Wolff e compagni è dato sapere come tale risultato sia stato raggiunto, ma l’impressione è che ci sia un effetto combinato di due componenti: l’MGU-H ed il motore a combustione interna. L’MGU-K infatti fornisce al massimo 163 cavalli sopra i 100 km/h da regolamento, per cui è un componente che si equivale nelle due stagioni. La differenza quindi sembra arrivare dalle altre due componenti della Power Unit e il regime di cambiata spostato di circa 250 giri è un indicatore importante.

Un MGU-H che lavora durante la fase motrice in maniera più intensa, infatti, va ad agire sul compressore, aumentando ulteriormente la pressione dell’aria per la combustione. Il suo utilizzo in maniera più intensa implicherebbe anche un utilizzo maggiore di energia elettrica dalla pacco batterie e ciò spiegherebbe anche la comparsa del clipping a fine rettilineo. Questo andrebbe anche a “quadrare” con quanto vociferato nel paddock sui lubrificanti, e cioè che un lavoro (enorme) sulla riduzione degli attriti e sugli oli prodotti da Petronas consente alla Power Unit Mercedes di utilizzare ancor meno lubrificante per appunto lubrificare i cinematismi di quanto già facesse prima, e di sfruttare la quota parte risparmiata per iniettarla in camera di combustione ed ottenere una combustione più efficiente e più potente. Unitamente ad un lavoro maggiore del compressore alle basse velocità vettura, il bilanciamento della combustione tramite un’iniezione suppletiva di olio chiuderebbe il cerchio e risulterebbe anche compatibile con le fumate bianche notate in qualifica nel sabato di Budapest, viste, anch’esse, sempre nelle fasi di trazione in uscita di curva. Chiaramente la regolarità o meno di quanto messo a punto da Mercedes è impossibile da stabilirsi dai dati. Sembra però che l’investimento sia stato ingente per raggiungere un tale livello di affinamento, ed è quindi verosimile che ci sia uno sfruttamento delle varie “zone grigie” delle regole seppur magari al limite, come abbiamo visto con altri sistemi e componenti in queste stagioni. Un lavoro mastodontico quindi, che, considerando anche le modifiche alla sospensione posteriore e la migliore penetrazione aerodinamica raggiunta con la W11, ha coinvolto tutte le aree per riuscire a trovare velocità in più nelle fasi cruciali del giro.
In termini di cavalli il salto è significativoNumericamente una stima del tutto approssimativa della differenza di potenza si può ottenere considerando paragonabili i contributi aerodinamici a velocità medio basse. Con tale ipotesi si ottiene un incremento compreso tra i 35 e i 45 cavalli, che rappresenterebbe uno step di potenza davvero notevole considerando anche tutte le nuove limitazioni entrate in vigore. Attenzione però che quest’ultima stima in particolare prevede un modello semplificato non avendo a disposizione l’intero pacchetto dati dei team e quindi potrebbe non essere accurata.
Vedremo se anche a Silverstone troveremo conferma di queste prime valutazioni per quella che è sicuramente una delle armi principali della W11 e di tutti i suoi team clienti: la potenza esplosiva della sua Power Unit.



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