Rivoluzione ibrida in Formula Uno

p e r f o r m a n c e
Il nuovo regolamento FIA per la stagione 2014 di Formula Uno
ha comportato per gli ingegneri di tutti i team una grande sfida. Ecco come
è stata affrontata dalla scuderia Mercedes AMG Petronas.
Rivoluzione ibrida
in Formula Uno
C i l i n d r ata r i d o t ta e più efficienza, siste­
­mi di recupero dell’energia e meno carburante a di­­
sposizione: la nuova stagione di F1 si presenta con
innovazioni sostanziali. Ogni team ha dovuto pro­
gettare e sviluppare non nuovi ‘semplici’ motori,
bensì innovative Power Unit formate da un inedito
V6 turbo di 1,6 litri e dall’ERS (Energy Recovery
System), composto da due propulsori elettrici. Il pri­­
mo è l’MGU-K (Motor Generator Unit-Kinetic), erede
del noto KERS, che recupera l’energia cinetica svi­
luppata dai freni. Il secondo è, invece, denominato
MGU-H (Motor Generator Unit-Heat) e sfrutta il ca­­
lore generato dal turbo. L’energia prodotta dai due
sistemi confluisce in una batteria dalla capacità di
2 MJ, montata sotto il serbatoio della benzina. La
potenza aggiuntiva massima generabile dai motori
elettrici è rispettivamente di circa 120 kW e 90 kW
e può essere sfruttata per 33 secondi a ogni giro,
anziché per solo 6 secondi come in passato. Nella
fase iniziale una Power Unit potrà assicurare una
potenza complessiva di circa 650 CV, suscettibili di
un progressivo incremento in funzione dei miglio­
ramenti dell’affidabilità. Ogni pilota potrà sfruttare
5 propulsori a stagione.
Sul piano aerodinamico, poi, è stata eliminata la se­­
conda ala inferiore posteriore, mentre l’alettone superiore è ora più stretto e posizionato più in basso di
2 cm. Anche l’ala anteriore è più stretta e il muso
drasticamente più basso, per un pacchetto aerodi­
namico inedito da riadattare circuito per circuito.
Abbiamo chiesto a Paddy Lowe, direttore tecnico
della scuderia Mercedes AMG Petronas, e ad Andy
Cowell, a capo del reparto motori, di raccontarci che
cosa ha significato per il team di Brackley l’intro­
duzione del nuovo regolamento FIA.
‘PIANIFICAZIONE
ENERGETICA’:
la gestione
ottimale di motore
endotermico ed
elettrico sarà cruciale
per la vittoria”
Le nuove regole della stagione 2014,
appena iniziata, hanno imposto, tra le altre
cose, lo sviluppo di un motore V6 turbo
di 1,6 litri e l’utilizzo di soli 100 kg di carburante per ogni gara …
Paddy Lowe: Si è trattato di una vera e propria
rivoluzione. Nella storia moderna della Formula
Uno non erano mai state introdotte in uno stesso
tempo così tante nuove norme tali da comportare
radicali innovazioni dal punto di vista tecnicoingegneristico. Questo ha significato un enorme
lavoro di ricerca e sviluppo per una sfida basata
su tecnologie del tutto nuove, che hanno portato
talvolta ‘effetti collaterali’ inaspettati.
paddy lowe
Ricordate ancora il momento in cui avete
letto il nuovo regolamento per la prima volta?
Eravate nervosi?
Andy Cowell: Ci siamo trovati di fronte alla sfida
tecnica di raggiungere un’efficienza termica
straordinaria con motori completamente nuovi
che conciliassero grande potenza e ridotti con­
sumi di carburante. Inoltre, il nuovo ERS
ARDUO C OMPITO
Paddy Lowe (ritratto di
sinistra) e Andy Cowell hanno
guidato il team di progettazione
della rivoluzionaria Power Unit
della monoposto W05.
AL VIA
Dopo il tradizionale avvio
con il Gran Premio d’Australia,
il campionato si chiuderà
il 23 novembre ad Abu Dhabi.
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d i T o b i a s M o o r s t e dt
illustr a zioni B erto Martine z
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p e r f o r m a n c e
a livello dei freni, il che a sua volta ha ripercus­
sioni sulle ruote e sull’asse. Il nuovo regolamento
non prevede alcun cambiamento per i freni
posteriori, però si è reso ugualmente necessario
ripensarli e ottimizzarli.
Avete risentito del fatto che Ross Brawn
si sia ritirato dalla sua posizione di
team principal?
PL: Ross Brawn è un eccezionale ingegnere di
Formula Uno, una vera e propria leggenda
vivente che ha scritto la storia recente di questo
sport. Oggi, se è vero che le redini della scuderia
sono in mano a Toto Wolff e al sottoscritto,
accanto a noi ci sono comunque tanti tecnici e
professionisti in gamba che ci aiutano a portare
avanti la sua visione e a svilupparla in un conti­
nuo processo di miglioramento.
IBRIDO
Gli studi effettuati per
il sistema ibrido della nuova
Power Unit porteranno presto
anche a una rivoluzione
nei sistemi propulsivi delle auto
di serie Mercedes-Benz.
doveva recuperare energia non solo dal sistema
frenante, ma anche attraverso un dispositivo
elettrico collegato al turbo, funzionante per mezzo
di un convertitore di calore. I nuovi motori, inol­
tre, devono avere uno scarico unico centrale che
soffia verso la parte bassa del retrotreno, e non è
stato semplice riuscire a incanalare nel migliore
dei modi il getto di aria calda. Insomma, una
grande sfida ma anche un grande stimolo per un
ingegnere. Sono sicuro che gli studi effettuati per
il sistema ibrido della nuova Power Unit porte­
ranno presto anche a una rivoluzione nei sistemi
propulsivi delle auto di serie.
Paddy Lowe: I valori di performance e velocità
delle monoposto dovevano rimanere allo stesso
livello dell’anno scorso, ma con 6 cilindri a
disposizione invece di 8; allo stesso tempo, il
motore doveva consumare meno. Inoltre, grazie
anche al turbo, quest’anno si ha più potenza in
uscita dalle curve e si è dunque dovuto trovare il
modo giusto per scaricare a terra tale potenza,
considerando oltretutto che il controllo di tra­
zione è bandito dal regolamento …
Come funziona il processo di sviluppo
tecnico-ingegneristico all’interno del team?
Che cosa accade il giorno dopo l’entrata in
vigore del nuovo regolamento?
PL: Procediamo per piccoli passi. Inizialmente, ci
sono 3-4 persone che cominciano a studiare ogni
virgola del nuovo regolamento. Non bisogna dimenticare che le regole della stagione successiva
vengono annunciate a campionato ancora in
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ALCUNE DELLE NOVITÀ
Motore
Turbo, 6 cilindri, cilindrata di
1,6 litri, regime di rotazione limitato
a 15 mila giri.
Carburante
Limitato a 100 kg per gara.
Eff i c i e n z a
Potenziamento dei sistemi
di recupero dell’energia: al recupero
dell’energia cinetica si aggiunge
quello ottenuto indirettamente
dai gas di scarico.
Numeri
I piloti vengono contrassegnati
con un numero compreso tra 2
e 99. Il numero 1 viene assegnato
di anno in anno al campione
del mondo in carica.
Punteggio
Raddoppiano i punti in palio
nell’ultimo GP della stagione.
P e n a l i tà
Per infrazioni minori, i commissari,
al termine della gara, possono
comminare sanzioni di 5 secondi
di penalità da scontare
nel GP successivo.
corso, per cui è necessario che ci sia un team
ingegneristico dedicato allo sviluppo della mono­
posto per la nuova stagione, altrimenti si sguarnirebbe il team che deve ottimizzare la vettura di
gara in gara. In ogni caso, il processo di sviluppo
della macchina per la stagione successiva inizia
di solito durante il mese di novembre.
AC: All’inizio del processo di sviluppo c’è un
intenso lavoro di ricerca, che deve altresì tenere
in considerazione l’‘utilità’ di ciò che viene progettato a un livello più ampio, ovvero non solo per la
F1 ma anche nella prospettiva di un impiego
sulle normali automobili; inoltre, si cerca di
attingere anche a ciò che la Casa stessa ha svi­
luppato o sta sviluppando per la produzione di
serie, agli studi e alle ricerche già effettuate.
Bisogna sempre vedere tutto in prospettiva e integrare e amalgamare ogni attività in un sistema
coerente; si tratta di dar vita e di fare parte, tutti
insieme, di un unico, grande ingranaggio.
PL: Il compito degli ingegneri è estremamente
complesso, perché, nella progettazione, bisogna
anche capire come elementi nuovi o modificati
influenzino la funzionalità di altre componenti.
Occorre valutare come interagiscono le nuove
tecnologie e i cambiamenti apportati … dunque,
non si tratta di sviluppare un singolo perfetto
elemento, ma soprattutto di vedere se, nell’in­
sieme, la modifica funzioni davvero. Per il 2014,
ad esempio, la sfida era quella di ottenere
sull’assale posteriore un recupero di energia cin­
que volte maggiore rispetto al vecchio KERS. Ciò
significa, di conseguenza, produrre meno calore
In base a quali principi è stata progettata
la nuova monoposto W05?
PL: Nell’ambito della Formula Uno siamo in
quella che possiamo definire ‘l’era della proget­
tazione oggettiva’. È possibile, infatti, analizzare
qualunque variabile o fattore e simularne le con­
seguenze al computer in maniera perfetta; tutto
può essere calcolato e ridotto a una cifra nume­
rica, con estrema precisione. Questo comporta in
un certo senso una ‘svalutazione’ dell’intuizione
e dell’esperienza personale; tuttavia, nella fase
‘creativa’ iniziale, intuizione ed esperienza la
fanno ancora da padrone.
Che tipo di collaborazione c’è con gli ingegneri Mercedes che lavorano a Stoccarda?
AC: La collaborazione è strettissima. A Stoccarda,
infatti, vengono sviluppate tecnologie che pos­
sono essere molto utili anche a noi; ad esempio,
è stata preziosa l’esperienza e il know-how degli
ingegneri Mercedes in merito all’architettura
della camera di combustione.
Avete accennato all’importanza di poter
trasferire quanto sviluppato per la F1 anche
nella produzione di serie …
AC: Credo che l’architettura di un sistema ibrido
come quello messo a punto per la nostra efficien­
tissima Power Unit sia estremamente interes­
sante per Stoccarda. Infatti, ancora per qualche
decennio, la maggior parte delle vetture circo­
lanti utilizzerà carburante di origine fossile, per
cui un motore a combustione interna con un ele­
vato rendimento termico, in grado di recuperare
una parte del calore e di trasformarla in energia
elettrica, reputo possa essere una tecnologia
molto appetibile per una Casa automobilistica.
Proprio in tema di Power Unit, la novità
più significativa è che interagiscono elementi
LE MONOPOSTO
quest’anno sono
più difficili da
pilotare. È facile
perdere aderenza e
sbandare in curva”
andy cowell
PER TUTTI
I TEAM sarà
un apprendimento
continuo. Ogni
gara, ogni GP, farà
storia a sé”
paddy lowe
SIAMO
FORTUNATI
a lavorare con
piloti come Lewis
e Nico: hanno un
grande intuito
e ci mettono
poco a ‘capire’
una nuova auto”
andy cowell
diversi in un’unica unità. Ciò significa
che, se ci sarà un guasto anche a uno solo dei
componenti, la squadra dovrà sostituire
l’intero ‘blocco’.
PL: Sì, e tutto questo ha significato non solo lavo­
rare sulla Power Unit in sé ma anche su ciò che
poteva influenzarne il rendimento e su ciò che la
Power Unit stessa andava in qualche modo a coin­
volgere o a stravolgere. Così abbiamo dovuto svi­
luppare un innovativo sistema di raffreddamento,
incanalare nel modo giusto i gas allo scarico e,
ovviamente, ottimizzare l’aerodinamica della
carrozzeria, anche perché il nuovo regolamento
ha imposto, tra le altre cose, cambiamenti al
muso e agli alettoni, anche se poi, in generale, si
è dovuto ripensare tutto il design dell’auto.
A livello di guida, che cosa cambia per i piloti?
AC: Nella stagione passata le vetture avevano
una grande stabilità, sia in curva sia sul rettilineo.
Oggi, l’enorme valore di coppia rende le vetture
estremamente difficili da guidare, la trazione è
molto bassa ed è facile perdere aderenza e sban­
dare in curva. Da questo punto di vista, i GP riser­
veranno sicuramente molte emozioni.
Quand’è che i piloti sono stati coinvolti
in prima persona nel processo di sviluppo?
PL: Solo in fase avanzata. Nico e Lewis, infatti,
dovevano rimanere concentrati sul campionato
ancora in corso …
AC: … ma siamo fortunati a lavorare con piloti di
questo calibro, hanno un grande intuito per le macchine e ci mettono poco a ‘capire’ una nuova auto.
La scelta delle soste ai box e degli pneumatici si sono dimostrati i fattori decisivi nel
campionato 2013. Quale tattica sarà invece
vincente quest’anno?
PL: La ‘pianificazione energetica’, ovvero la
gestione ottimale tra motore endotermico ed elet­
trico, sarà cruciale. Tutto dipenderà da un’ammi­
nistrazione equilibrata dell’energia sprigionata
dai 100 kg di carburante e dalla batteria.
AC: La Power Unit è un’entità molto complessa e
c’è un concreto rischio che molte vetture non rie­
scano a portare a termine la gara per l’insorgere
di guasti meccanici o all’elettronica.
PL: Il lavoro di sviluppo e messa a punto della
monoposto non termina certo con la prima gara
della stagione. Per tutti i team sarà un processo
d’apprendimento costante. Ogni gara, ogni GP,
farà storia a sé.
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